带约束轴心受压不锈钢柱抗火性能试验研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:scenery747
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着现代社会不断进步与发展,建筑行业呈现出蓬勃的发展趋势,越来越多的新材料和新技术逐渐地被应用至建筑领域中。人们在追求卓越的建筑功能的同时,对建筑物的美观要求越来越高。不锈钢作为新型建筑材料不断发展的结晶,因其具有良好的外观效果而越来越受到建筑师的青睐。正是由于不锈钢材料具有良好的表观性,在实际工程中往往不喷涂防火涂料,因此不锈钢结构的抗火性能更值得关注。与此同时,在火灾作用下,结构往往具有整体性,各个构件发生复杂的相互作用和内力重分布,仅单独研究个体构件无法真实的反应火灾下的结构受力特点。目前,我国对于高温下不锈钢材料的力学性能研究相对较少,对火灾下带约束轴心受力的不锈钢柱构件研究尚属空白。柱构件作为整体结构中的关键受力构件,其在火灾作用下的抗火性能更值得研究,因此本文对带约束轴心受力不锈钢柱开展的抗火性能研究具有重要意义。基于国产奥氏体不锈钢材料$30408,本文对2个常温试件和14个高温稳态试件进行了力学性能拉伸试件试验研究。材料力学性能试验结果表明:Rasmussen提出的常温下两阶段R-O应力-应变模型中相关参数(硬化指数n和系数m)尚需要进行修正,修正后的两阶段R-O应力-应变力学模型能更好地模拟不锈钢材料力学性能。Ju Chen提出的两阶段R-O应力-应变模型能够较准确地模拟高温下不锈钢的材料力学性能,但其推荐表达式中的相关参数需要进行适当修正,修正后的两阶段R-O应力-应变力学模型能更好地模拟高温下不锈钢材料力学性能。为了考察火灾作用下带约束轴心受力不锈钢柱的受力性能,基于常温和高温不锈钢材料力学性能的试验基础上,开展了6根带约束的轴心受压矩形截面不锈钢柱的抗火性能试验研究,揭示了火灾下不锈钢柱的受力性能与破坏模式,着重考察了荷载比、截面尺寸以及约束刚度比等参数对不锈钢柱抗火性能的影响。试验得到了不锈钢柱各试件的炉温-时间关系曲线、试件表面温度-时间关系曲线、轴向变形-时间关系曲线和试件的屈曲温度,并揭示了带约束轴心受压不锈钢柱火灾下的破坏模式。试验结果表明:荷载比n和轴向约束刚度比β1对矩形截面不锈钢柱抗火性能的影响较为明显;对于相同厚度的矩形截面不锈钢柱试件,试件截面尺寸的改变会影响火灾下不锈钢柱试件破坏模式。不锈钢柱试件截面若符合《欧洲规范》中规定的第四类截面时,在火灾升温过程中试验试件同时发生局部屈曲与弯曲屈曲。采用有限元软件ABAQUS对带约束轴心受力不锈钢柱抗火试验中的各个试件进行了有限元数值模拟分析,以试验结果验证了有限元模型的准确性。并对可能影响带约束轴心受力不锈钢柱抗火性能的相关因素开展了参数化分析,分析结果表明:轴向约束刚度比β1、长细比λ和荷载比n是影响带约束轴心受压不锈钢柱抗火性能的主要因素,初始缺陷eo的影响相对较小。最后借鉴《欧洲规范》中已有无约束不锈钢柱抗火设计方法,通过对火灾下带约束轴心受压不锈钢柱进行受力过程分析,且考虑初始弯曲缺陷eo,轴向约束刚度比β、长细比λ和荷载比n等因素的影响,推导出了高温下带约束轴心受压不锈钢柱屈曲温度计算公式和屈曲承载力的理论计算公式,并验证了本文推导公式的准确性。
其他文献
随着经济的快速发展,能源短缺的现象越来越严重。我国是煤炭资源丰富而石油资源匮乏的国家,据新华社报道,自1993年中国再次成为石油净进口国以来,每年进口量都有所增长。为了利用
开合屋盖结构作为一种新型结构形式,能够满足人们对体育场馆多功能的要求,与传统结构相比有着独特的优势。它不受天气变化的影响,能够保证各种体育活动或开闭幕式如期举行,也
钢筋混凝土组合结构是在预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构形式。组合结构又称叠合结构。钢筋混凝土组合梁桥与装配式梁桥相比,整体刚度和抗震性能好;钢
随着我国国民经济的飞速发展,城市化进程不断加快,同世界所有发达和发展中国家一样,土地资源紧张的矛盾也日益突出,城市建设向高空、向地下争取建筑物空间己成为一个发展趋势。由
结构面是岩体的重要组成部分,对岩体的变形和破坏起着控制作用,结构面的研究是分析工程岩体性质的基础性工作。大量试验研究表明,在剪切过程中,结构面表面起伏形成的粗糙度对
桩基础的应用有着悠久的历史。近二三十年以来超高层建筑明显增多,针对这些建筑物高、重以及沉降控制严格的特点,大直径超长桩应运而生。目前对这类桩的荷载传递机理的认识仍
冷弯薄壁型钢双肢抱合箱形截面柱,是由单肢C型和单肢U型截面基本构件,通过自攻螺钉连接翼缘拼合而成的。本文通过试验和有限元分析对该截面形式柱的轴向受力性能进行研究,并
作为一种准脆性材料,混凝土的开裂行为及破坏机理一直是力学、材料学和土木工程学科的研究热点和难点。数值仿真技术的兴起为研究者提供了强有力的工具来模拟材料细观性能与宏
随着国家经济、建设发展对电力能源突飞猛进的需要以及国家能源结构转型的迫切需求,一系列核电厂工程的建设被提上了日程。根据核安全导则的要求,核电厂在选址时必须对厂址周围
近几年来,陕北油田砂黄土工区陆续出现了数起在油井钻进过程中发生的滑坡,损失巨大。后续的调查和分析认为,油井钻进过程中的长时间振动作用引起的非饱和砂黄土的松动及饱和