【摘 要】
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由于预应力钢结构的诸多优点,被广泛应用于机场、火车站以及大型体育馆等这类人员密集的建筑物,但是,这类建筑物却有一个不可忽略的缺点,那就是不耐火。同时,我国关于预应力钢结构多在抗震研究或是普通钢结构的火灾倒塌研究,对于预应力钢结构的火灾倒塌研究甚少,因此,研究火灾下预应力的损失以及预应力钢结构的火灾倒塌具有重要意义。本文开展了预应力钢绞线在高温下的力学性能试验及瞬态火灾下的应力损失试验,利用ABAQ
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由于预应力钢结构的诸多优点,被广泛应用于机场、火车站以及大型体育馆等这类人员密集的建筑物,但是,这类建筑物却有一个不可忽略的缺点,那就是不耐火。同时,我国关于预应力钢结构多在抗震研究或是普通钢结构的火灾倒塌研究,对于预应力钢结构的火灾倒塌研究甚少,因此,研究火灾下预应力的损失以及预应力钢结构的火灾倒塌具有重要意义。本文开展了预应力钢绞线在高温下的力学性能试验及瞬态火灾下的应力损失试验,利用ABAQUS对钢绞线进行数值模拟分析,得出了钢绞线的应力随时间的变化曲线,并通过对比试验数据验证有限元软件的可行,最后,本文选择的预应力钢结构为预应力门式刚架,该类结构有很多优点,比如,自重轻、施工简单,所以应用广泛,对其研究火灾倒塌也很有意义。通过有限元软件ABAQUS进行了预应力门式刚架的建模,分析该结构在不同工况下的倒塌情况,并进行对比。通过研究分析得出一些具体结论,如下:(1)150℃是钢绞线关键控制温度,预应力从平缓下降开始陡降。预应力钢绞线应力损失与温度成正比,与初始索力关系不大。当温度达到600℃时,钢绞线的应力损失量为600Mpa左右,几乎丧失原有结构承载功能。(2)首先,对比有限元结果与试验数据,二者变形趋势一致,吻合度较高;其次,在试验过程中,钢绞线的钢丝会有相互分开的解旋趋势,同时,从应力云图中可以明显看出,钢绞线外圈钢丝的外边缘应力较大,延伸方向也与捻丝方向相反,有着明显的解旋趋势,这与试验现象相一致,证明了有限元分析的正确性。(3)分析对比各种工况下的预应力门式刚架火灾倒塌,火源位置比初始预应力值更为关键,火源位于跨中则倒塌时间更短,温度更低,最不利状态时,仅仅在火灾发生9分钟,温度达到435℃,结构则发生倒塌。
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