火灾后不锈钢网架结构残余力学性能评估

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1、火灾后不锈钢网架结构残余力学性能评估Evaluationontheresidualmechanicalbehaviorofstainlesssteelspacetrussesafterthefire学科专业：建筑与土木工程作者姓名：李宏强指导教师：刘红波副教授郭家骅教授级高工天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要凭借优良的抗腐蚀性能和优美的外观，不锈钢材料已经在建筑结构领域得到广泛应用。近年来，钢结构火灾事故时有发生，但火灾中钢结构整体坍塌事故并不多见，多数结构经过合理评估与修复加固后可继续投入使用，从而降低火灾导致的经济损失。因

2、此，开展火灾后不锈钢网架结构残余力学性能评估十分必要。本文通过对不锈钢材料、不锈钢钢管构件的试验分析和不锈钢网架结构的数值模拟，得出了以下结论：1）火灾高温后，不锈钢材料S304和S316表面状态有一定的变化；随着温度的升高，表面的颜色不断加深至暗青色，在400℃以后变化更明显，在1000℃以后，试件表面开始出现灰渣。2）当温度低于1000℃时，火灾高温后不锈钢材料S304和S316的抗拉强度、断裂应力和断后伸长率等机械性能基本没有退化。因此，进行火灾后不锈钢结构残余性能评估时，偏于安全地，抗拉强度、断裂应力和断后伸长率等力学指标的

3、折减系数可取0.90。3）长细比、受火温度及初始缺陷是影响不锈钢构件火灾高温后残余稳定承载力的主要因素；通过大量有限元模型计算，提出火灾高温后不锈钢管构件残余稳定承载力折减系数取值表对常温下不锈钢管构件稳定系数进行折减，为火灾后不锈钢管残余稳定承载力的计算提供依据。4）S304材料焊接空心球高温后轴压、轴拉和偏压承载力大于S316材料焊接空心球，但是S316材料焊接空心球抗火性略优于S304材料焊接球。随着受火温度的升高，不锈钢焊接球节点的残余轴压、偏压承载力不断降低，受火温度低于700℃时，残余轴压、偏压承载力降低程度较小；受火温

4、度超过800℃时，构件残余轴压、偏压承载力有明显降低。火灾高温后不锈钢焊接球节点残余轴拉承载力降低很小。5）在常温下，网架的应力、位移等均小于容许值，结构处于安全状态。网架结构在火灾升温过程中，杆件应力，结构变形均迅速增大，部分杆件达到屈服。在降温后，变形基本恢复，但支座处的杆件应力仍然较高。故，火灾中应加强支座处的杆件。关键词：不锈钢；高温；网架结构；力学性能；试验研究；数值模拟IIIABSTRACTWithexcellentcorrosionresistanceandbeautifulappearance,stainlessst

5、eelmaterialshavebeenwidelyusedinthefieldofbuildingconstruction.Inrecentyears,steelfireaccidentshaveoccurred,butthefireinthesteelstructureoftheoverallcollapseoftheaccidentisrare,mostofthestructureafterareasonableassessmentandrepaircancontinuetoputintouse,therebyreducing

6、theeconomiclossescausedbythefire.Inthispaper,throughthetestanalysisofstainlesssteelandstainlesssteelpipeandthenumericalsimulationofstainlesssteeltrussstructure,thefollowingconclusionsaredrawn.1)Afterthefiretemperature,thesurfacestateofthestainlesssteelS304andS316hasace

7、rtainchange.Withtheincreaseoftemperature,thecolorofthesurfaceisdeepenedtodarkcyan,andthechangeismoreobviousafter400℃.After1000℃,Begantoappearash.2)Whenthetemperatureislowerthan1000℃,themechanicalpropertiessuchastensilestrength,breakingstressandelongationatbreakafterthe

8、hightemperaturestainlesssteelS304andS316arebasicallynodegradation.Therefore,whentheresidualperformanceofthestainlesss