考虑蠕变效应的约束钢梁抗火性能研究

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1、考虑蠕变效应的约束钢梁抗火性能研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：何平召指导教师：王卫永副教授专业：结构工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年十一月FireresistancestudyonrestrainedsteelbeamsbyconsideringcreepeffectAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHePingzhaoSupervised

2、byAssociateProf.WangWeiyongSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaNovember,2015中文摘要摘要在高温和荷载作用下钢材产生明显的蠕变变形，对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。约束钢梁由于“悬链线”效应，受火时间长，破坏温度高，蠕变对其影响较大。目前各国的抗火规范主要是针对独立构件，没有有效的计算约束钢梁抗火性能的方法，更没有明确的给出考虑高温蠕变的分析方法。本

3、文在已有约束钢梁分析方法的基础上，对钢梁截面进行了离散化，考虑了蠕变等因素，提出了考虑蠕变的约束钢梁计算方法。与试验数据的对比验证了此方法的准确性。分析表明蠕变对约束钢梁有较大的影响。对五种常见的蠕变模型进行了对比，分析了这五种蠕变模型对约束钢梁抗火分析结果的影响。发现Norton蠕变模型的计算结果与试验吻合最好。利用有限元软件ANSYS建立了约束钢梁抗火分析模型，采用约束钢梁抗火试验数据对模型进行了验证。分析发现仅仅通过应力-应变关系考虑蠕变不能较好的模拟约束钢梁中蠕变的发展，而采用Poh模型的应力-应变关系并考虑Norton蠕变模型与试验数据吻

4、合最好。利用验证后的分析模型，进行参数分析，发现转动约束刚度、屈服强度、升温速率和跨高比等都对约束钢梁的临界温度有明显的影响。目前的抗火规范给出的约束钢梁抗火设计方法没能充分考虑到这些参数的影响。本文对参数分析的结果进行回归分析，给出了适用的考虑蠕变的约束钢梁抗火简化计算方法。关键词：蠕变，约束，钢梁，抗火，简化设计方法I英文摘要ABSTRACTSignificantcreepdeformationoccursinsteelwhensubjectedtoelevatedtemperatureandloadaction,whichcauseslage

5、rimpactonthedeformationandloadcapacityofsteelbeamsinfire.Creephasagreateffectonrestrainedsteelbeamconsideringcatenaryactionwithalongfiredurationandhighcriticaltemperature.Atpresent,thefire-resistantcodeofeachcountry,whichmainlybasedonisolatedmembers,havenotproposedeffectivemet

6、hodtoevaluatefireresistantperformanceofrestrainedsteelbeam,letalonetakingcreepathightemperatureintoconsideration.Bydiscretizingthesectionofsteelbeamandconsideringcreep,animprovedanalysismethodtostudyrestrainedsteelbeamwasproposedbasedoncurrenttheory.Theaccuracyoftheestablished

7、methodwasverifiedthroughthecomparisonbetweenthesimulatedresultsandtestresults.Thestudyindicatesthatcreephasgreateffectonrestrainedsteelbeam.Fivekindsofcreepmodelcommonlyusedwerecompared.Bycomparingtheresultsoftheanalysisindifferentcreepmodel,itcanbeseenthatabetteragreementwasf

8、oundbetweentestdataandanalysisresultsbyusingNortoncreepmodel.