钢框架在高温作用下的失效分析

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Ｋ朗＝
１单层单跨钢框架模型建立
应用ＡＮＳＹ软件建立钢框架模型，具体隋况如下．（１）跨度：６ｍ，层高：３ｍ；
（２）梁截面：Ｈ３００× ２００Ｘ８Ｘ１２，三面受火，Ｆ／
Ｖ＝１６９；柱截面：Ｈ３５０×３５０×１２×２０，四面受火，
（１）柱发生破坏或梁发生整体失稳；（２）梁的
跨中挠度大于梁跨度的１／３０．
３．２建立ＡＮｓＹ分析模型并加载求解
２高温下计算参数选取
（１）高温下钢材的热膨胀系数：根据ＥＣＣＳ建议，取高温下钢材的热膨胀系数为：
３钢框架在高温下的失效分析
３．１高温下钢框架的破坏准则
由《建筑结构可靠度设计统一标准》中极限状
态设计的原则，本文所采用的破坏准则为：
Ｆ／Ｖ＝ｌｌ７（Ｆ／Ｖ为构件的截面形状系数，为单位长度构件表面积与体积之比）ｕ；（３）荷载：梁顶ｑ＝３０ＫＮ／ｍ，柱顶Ｑ＝１０００ＫＮ；（４）梁柱单元：均为Ｂｅａｍ３单元．
有目共睹，但其缺点也不容忽视．除耐腐蚀性差外，
耐火性差也是钢结构的一大缺点．钢结构一旦发生
表１ＣＥＮ建议的高温下钢材应力—应变折减参数［２】
温度（ ℃）２０１００２００３００４００５００６００
摘
一
要：以一单层单跨钢框架模型为算例，利用ＡＮＳＹＳ瞬态热分析模块，分析了钢框架模型在小时内钢框架的截面温度场分布情况，利用ＡＮＳＹＳ静力非线性分析模块，对钢框架模型高温
作用下进行失效分析，分析 Байду номын сангаас钢框架的耐火极限和临界温度．
（２）密度为７８５０Ｋｇ／ｍ（３）比热和热传导系数：根据ＣＥＮ建议选用．
（４）高温作用下的力学模型参数：采用ＣＥＮ建议的高温下钢材应力一应变折减
① 收稿日期：２０１３— ０８—１６作者简介：张永生（１９７８一），男，山西阳泉人，太原理工大学阳泉学院建筑工程系讲师，硕士
＝＝
钢框架截面温度场的分析类型为是瞬态热分析．定义初始温度为２０ ℃，导热系数采用前述的导
热系数．变形分析分析类型为静力非线性分析．
１．４×１０－ｓ
（１）
３・３分析结果数据（１）粱腹板、翼缘温度随时间的变化如表２所示．
第３１卷第５期
２０１３年Ｏ９月
佳木斯大学学报（自然科学版）ＪｏｕｎａｒｌｏｆＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
（ａ）１０ｍｉｎｌｆ￣结构变形图
（ｂ）２０ｍｉｎ时结构变形图
（ｃ）２ｌｍｉｎｌｆ－，］结构变形图
＝
ｆ．Ｇ１．０００Ｉ．００００．８０７０．６１３０．４２００．３６００．１８０
／Ｅ１．０００１．００００．９０００．８０００．７０００．６０００．３１０
Ｖｏ１．３ｌＮｏ．５Ｓｅｐ．２０１３
文章编号：１００８—１４０２（２０１３）０５— ０７５４— ０２
钢框架在高温作用下的失效分析①
张永生，孟胜国，宁世龙
（１．太原理工大学阳泉学院建筑工程系。山西阳泉０４５０００；２．山西省电力勘测设计院．山西太原０３００００）
第５期
张永生，等：钢框架在高温作用下的失效分析
７５５
表２梁腹板、冀缘温度随时间的变化表
（２）钢框架在高温作用下随时间的变形如图１所示，梁柱各结点的位移如表３所示．
表３柱、梁结点位移（位移：ｍｍ；时间：ｍｉｎ）
火灾，钢结构很容易遭受破坏而倒塌．本文以一单层单跨钢框架模型为算例，利用ＡＮＳＹＳ软件，对钢框架在高温作用下进行了失效分析．
Ｋ＝｛ｌ１１．０００１．０００１．０００１．０００１．００００．７８００．４７０
关键词：钢框架；高温；ＡＮＳＹＳ中图分类号：ＴＵ３９１文献标识码：Ａ
０引言
钢结构作为一种蓬勃发展的结构体系，其优点
参数，其中＝厶为屈服应力之比，＝厶
为比例极限之比，
表１所示．
＝Ｅ／Ｅ为弹性模量之比．如