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火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计

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土木建筑与环境工程 2009年第4期31卷 31-36页

作者：王培军李国强 Wang Yong-Chang 山东大学土建与水利学院土木工程系济南250061 土木工程防灾国家重点试验室上海200092 同济大学土木工程学院建筑工程系上海200092 School of Mechanical Aerospace and Civil Engineering University of Manchester PO Box88 Manchester M60 1QD

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函... 详细信息

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函数表示,轴力荷载比和钢柱长细比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用多项式表示。采用有限元方法对计算公式进行了验证,设计公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,且设计公式给出偏于安全的结果。

关键词：约束钢柱屈曲温度破坏温度设计方法抗火

截面温度不均匀受约束钢柱抗火性能试验研究与有限元分析

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建筑结构学报 2013年第3期34卷 28-34页

作者：王培军王晓山东大学土建与水利学院山东济南250061

截面温度不均匀钢柱火灾下将发生热弯曲及扭转屈曲破坏,同时对热变形的约束导致钢柱内在升温阶段产生附加压力,在降温阶段出现附加拉力。分别考虑3种约束刚度比和3种截面温度分布形式,进行了9根受约束钢柱的抗火试验,量测了受约束钢柱... 详细信息

截面温度不均匀钢柱火灾下将发生热弯曲及扭转屈曲破坏,同时对热变形的约束导致钢柱内在升温阶段产生附加压力,在降温阶段出现附加拉力。分别考虑3种约束刚度比和3种截面温度分布形式,进行了9根受约束钢柱的抗火试验,量测了受约束钢柱达到最大轴力时的温度(屈曲温度)、轴力恢复至初始荷载对应的温度(临界温度)及破坏温度,研究其在火灾升温和降温阶段的受力性能、破坏特征。试验结果表明,截面温度不均匀导致钢柱在绕截面对称轴弯曲时同时发生扭转;约束刚度比越大,钢柱的屈曲温度越低,破坏温度与屈曲温度之差越大;截面温差越大,钢柱屈曲温度和破坏温度越高。同时对试验钢柱进行了有限元分析,分析结果与试验结果基本一致,验证了所建立的有限元分析模型的正确性。

关键词：约束钢柱抗火试验有限元分析弯扭屈曲屈曲温度破坏温度温度不均匀分布

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室内爆炸与火灾联合作用下约束钢柱损伤评估

振动与冲击 2017年第5期36卷 79-86页

作者：丁阳陈晔师燕超天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应,同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力,受力特性与无约束柱明显不同。采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的... 详细信息

结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应,同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力,受力特性与无约束柱明显不同。采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的损伤情况,建立了评估约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下破坏情况的压力-冲量-时间曲面图及表达式。为了说明结构约束的影响,将计算结果与无约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间进行对比,并进一步分析了超压时程曲线形状、约束刚度及钢柱几何尺寸对P-I-t曲面图的影响。结果表明,当爆炸荷载强度较小时,约束钢柱的破坏时间早于无约束钢柱,当爆炸荷载强度较大时,约束钢柱的破坏时间晚于无约束钢柱;超压时程曲线形状参数越大,约束钢柱在爆炸作用下越易破坏;约束刚度对钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间基本无影响;当爆炸损伤较小时,钢柱壁厚对破坏时间影响很小,当爆炸损伤较大时,钢柱壁厚度越大,钢柱越易破坏,但在压力-冲量-时间空间中,仍为壁厚越小、柱高越高的钢柱越易破坏。

关键词：爆炸火灾约束钢柱损伤评估参数分析

火灾下轴向约束钢柱性能的Shanley理论模拟

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同济大学学报（自然科学版） 2013年第4期41卷 490-495页

作者：李国强陈琛同济大学土木工程学院上海200092

运用改进的Shanley理论对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱进行分析.在已有的Shanley模型上考虑轴向约束的影响,以铰链的两肢的应变作为基本未知量,考虑升温过程中引起的钢材的塑性变形和轴向温度膨胀,从而较为准确地得到钢柱的轴力-温... 详细信息

运用改进的Shanley理论对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱进行分析.在已有的Shanley模型上考虑轴向约束的影响,以铰链的两肢的应变作为基本未知量,考虑升温过程中引起的钢材的塑性变形和轴向温度膨胀,从而较为准确地得到钢柱的轴力-温度变化曲线,最后通过与初始轴力的对比得到钢柱的临界温度.计算结果表明该分析方法与有限元计算结果吻合较好.

关键词：临界温度约束钢柱钢结构抗火理论模拟 Shanley理论

火灾下约束钢柱受力性能实用分析方法(Ⅱ)-轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱

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土木工程学报 2010年第4期43卷 23-29页

作者：李国强王培军 Yong-Chang Wang 同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 山东大学山东济南250061 University of Manchester PO Box88 Manchester M60 1QD

对火灾升温条件下压弯约束钢柱的轴力和截面弯矩发展规律进行了研究,给出了确定其屈曲温度和破坏温度的简化方法。约束钢柱屈曲前,随着温度升高钢柱轴力线性增加,截面弯矩基本保持不变;约束钢柱屈曲后,钢柱轴力减小,截面弯矩突然增大,... 详细信息

对火灾升温条件下压弯约束钢柱的轴力和截面弯矩发展规律进行了研究,给出了确定其屈曲温度和破坏温度的简化方法。约束钢柱屈曲前,随着温度升高钢柱轴力线性增加,截面弯矩基本保持不变;约束钢柱屈曲后,钢柱轴力减小,截面弯矩突然增大,钢柱处于轴力和弯矩共同作用下。确定屈曲温度时,采用无约束压弯钢柱屈曲温度的计算公式,钢柱轴力考虑轴向约束的影响;确定破坏温度时,破坏准则采用截面屈服条件表示的轴力-弯矩相关关系,轴力取初始轴力。利用有限元方法对本文公式进行了验证,对通常情况下的约束钢柱(荷载比小于0.7,约束刚度比小于0.1),本文方法与有限元方法计算结果吻合较好。

关键词：约束钢柱屈曲温度破坏温度数值分析设计方法

轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能分析

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同济大学学报（自然科学版） 2010年第2期38卷 151-157页

作者：王培军李国强王永昌同济大学土木工程防灾国家重点试验室上海200092 山东大学土建与水利学院山东济南250061 同济大学土木工程学院上海200092 曼彻斯特大学力学航空航天和土木工程学院曼彻斯特M601QD

针对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能进行了分析.结果包括各参数对约束钢柱轴力—温度关系曲线,跨中弯矩—温度关系曲线,约束钢柱破坏温度,无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差,以及约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差等的影响.主要... 详细信息

针对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能进行了分析.结果包括各参数对约束钢柱轴力—温度关系曲线,跨中弯矩—温度关系曲线,约束钢柱破坏温度,无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差,以及约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差等的影响.主要结论为:约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小,约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大;轴向约束减小钢柱的破坏温度,并随约束刚度的增加,钢柱的破坏温度逐渐减小,但是存在临界轴向约束刚度比,当大于该临界约束刚度比时,轴向约束刚度比的大小对钢柱的屈曲温度影响很小;随着轴向荷载比和弯矩荷载比的增加,约束钢柱的破坏温度减小;端部弯矩比对约束钢柱的破坏温度影响较小.

关键词：约束钢柱屈曲温度破坏温度参数分析数值模拟

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轴力作用下的约束钢柱受火性能参数分析

同济大学学报（自然科学版） 2009年第12期37卷 1571-1575,1632页

作者：王培军李国强王永昌同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 山东大学土建与水利学院山东济南250061 同济大学土木工程学院上海200092 曼彻斯特大学力学航空航天和土木工程学院

利用经过试验验证的有限元模型对轴力作用下约束钢柱火灾下的受力性能进行了参数分析.分析结果包括各参数对钢柱轴力—温度关系曲线、钢柱跨中弯矩—温度关系曲线、约束钢柱破坏温度、无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差、约束钢柱破坏... 详细信息

利用经过试验验证的有限元模型对轴力作用下约束钢柱火灾下的受力性能进行了参数分析.分析结果包括各参数对钢柱轴力—温度关系曲线、钢柱跨中弯矩—温度关系曲线、约束钢柱破坏温度、无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差、约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差的影响等.参数分析表明:约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小;约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大,钢柱处于轴力和弯矩的共同作用下;轴向约束减小约束钢柱的破坏温度,但是存在一个临界轴向约束刚度比,当大于该临界比时,轴向约束刚度比的大小对钢柱的破坏温度影响很小.

关键词：约束钢柱屈曲温度破坏温度参数分析数值模拟

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喷水快速冷却下高温约束钢柱抗火性能

建筑结构 2017年第S1期47卷 799-805页

作者：夏云春徐正朝安徽建筑大学土木工程学院合肥230022

为研究火灾中高温约束钢柱受到喷水快速冷却过程的抗火性能,通过对不同冷却水温、冷却水量和冷却位置作用下的约束钢柱抗火性能试验,分析了不同冷却条件下高温约束钢柱的破坏形态、柱中部水平相对位移、柱顶轴向位移、轴力等。结果表明... 详细信息

为研究火灾中高温约束钢柱受到喷水快速冷却过程的抗火性能,通过对不同冷却水温、冷却水量和冷却位置作用下的约束钢柱抗火性能试验,分析了不同冷却条件下高温约束钢柱的破坏形态、柱中部水平相对位移、柱顶轴向位移、轴力等。结果表明:温度达到800℃的约束钢柱,受到温度高于6℃与低于5℃喷淋水的快速冷却作用时,钢柱的受力和变形存在明显的差异。在相同流量和冷却位置下,低于5℃喷水作用过程产生的轴力、弯矩和变形最大值要比6℃以上喷水作用要大20%以上。同时,冷却位置对约束钢柱的轴力和变形也有较大影响,柱中部喷水冷却时轴力和变形最大,柱顶次之,底部附近喷水冷却时最小,且在柱中部和顶部喷水冷却时产生的最大弯矩达到按照ISO-834标准升温过程的2倍以上。而喷水快速降温过程中,水量的变化对约束钢柱的轴力和变形影响相对较小。

关键词：约束钢柱高温喷水快速冷却抗火性能

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火灾下约束钢柱临界温度的简化计算方法

防灾减灾工程学报 2012年第1期32卷 105-110页

作者：李国强陈琛同济大学土木工程学院上海200092

在火灾条件下,约束钢柱轴力由于升温而增加,会导致在较低的温度下发生屈曲;但屈曲后,钢柱的轴向温度膨胀得到释放,轴力下降,因此屈曲后钢柱仍能继续承栽。本文通过计算长度系数将转动约束钢柱转换为铰支钢柱,给出了一种轴向约束钢柱在... 详细信息

在火灾条件下,约束钢柱轴力由于升温而增加,会导致在较低的温度下发生屈曲;但屈曲后,钢柱的轴向温度膨胀得到释放,轴力下降,因此屈曲后钢柱仍能继续承栽。本文通过计算长度系数将转动约束钢柱转换为铰支钢柱,给出了一种轴向约束钢柱在火灾升温条件下的临界温度的简化计算方法——轴力放大系数设计方法。此法通过轴力放大系数将轴向约束钢柱转化为无约束钢柱,再按无约束钢柱计算得到钢柱的临界温度。用验证过的有限元模型对简化计算方法进行了验证,计算结果表明简化方法吻合较好。

关键词：钢结构抗火轴向约束约束钢柱计算长度简化方法