钢框架在高温作用下的非线性有限元分析

论文摘要

钢结构因其质量轻、强度高、施工周期短等优势在近些年来得到了快速的发展,然而钢结构不耐火的特点使其在遭遇火灾的时候短时间内就会出现力学性能的严重下降,发生严重的破坏,给人民的生命财产造成巨大的损失。国内一般采用的基于试验的构件抗火设计方法不能够模拟构件在整体结构中的荷载分布、大小以及端部约束情况的影响,因此,研究钢框架整体的抗火具有十分重要的现实意义。本论文在查阅大量国内外相关文献资料的基础上,回顾了国内外火灾造成的危害,论述了结构抗火的国内外研究概况,以钢框架为研究对象,根据传热学原理和相关力学知识,利用大型通用有限元分析软件ANSYS研究了其在火灾作用下的温度分布与力学响应,得出了结构破坏的时间,比较真实地反应了结构的抗火性能,并将分析结果与其他相关文献进行了对比,进一步验证了本文结论的正确性。研究结果表明,钢框架的梁柱节点以及柱脚等部位是钢框架火灾作用下的薄弱环节,应加强保护。本文的研究成果为结构整体的抗火性能的研究以及钢结构建筑抗火设计提供了一定的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 火灾的历史及危害
• 1.2 钢结构抗火研究的意义
• 1.3 结构抗火设计方法的发展
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 建筑室内火灾与传热学基本知识
• 2.1 建筑室内火灾
• 2.2 传热学基本知识
• 2.3 本章小结
• 3 高温下结构钢的材料特性
• 3.1 引言
• 3.2 高温下结构钢的热工性能
• 3.3 高温下结构钢的力学性能
• 3.4 本章小结
• 4 钢框架在火灾作用下的有限元仿真模拟
• 4.1 ANSYS基本理论
• 4.2 仿真模拟过程
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献