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钢结构建筑在我国的应用日益广泛,钢结构住宅中的燃气泄漏或钢结构化工厂房里存放的可燃液体有可能造成建筑发生火灾和爆炸事故。爆炸往往会引发火灾,而火灾有时也会引起爆炸,因此研究火灾和爆炸共同作用对建筑结构的影响具有重要意义。本文采用大型有限元分析软件ANSYS,对约束钢梁在单独高温、单独爆炸以及高温爆炸共同作用下的性能做了分析研究。分析计算中充分考虑了高温引起的材料弹性模量、屈服强度等物理力学性能的变化,同时考虑了动荷载引起的应变率效应。本文研究的主要内容如下:(1)确定在火灾和爆炸共同作用下即考虑高温和高应变率效应时钢梁的材料模型,确定火灾和爆炸的荷载模型;(2)采用文中所确定的材料模型,通过有限元分析的方法分别拟合了单独发生爆炸和单独发生火灾情况下的两组试验,验证材料模型并确定分析火灾爆炸响应的有限元模型;(3)针对某一确定的约束钢梁,考察钢梁在单独火灾、单独爆炸时的响应特性。分析升温至不同温度并发生三种不同形式的爆炸后钢梁的响应,探讨火灾对爆炸的影响;考察在不同火灾时刻经历不同强度的爆炸后钢梁在火灾下的响应情况,总结爆炸对钢梁后续抗火能力的影响;(4)研究钢梁在火灾及爆炸冲击下的合理失效模式,定义当钢梁的跨中挠度超过L/20时,钢梁无论是经历火灾或爆炸过程都已经达到临界失效状态;(5)基于大量数值分析结果,讨论不同转动约束、轴向约束、荷载比以及高跨比几种参数对约束钢梁在火灾爆炸共同作用的影响。