轴向约束钢柱温度应力函数的应用

温 度应 力 换 算 计 算 公 式 的 约 束 刚 度 适 用 范 围 是 ７ ｋ Ｎ ／ ｍｍ￣ ｋ ≤。 。 。在 实 际试 验 中 ， 约束刚度 为 ７ ～２ ９ ６ ０ ｋ Ｎ ／ ｍｍ， 涵 盖 了 所 有 刚 度 。当 ＜７ ｋ Ｎ ／ ｍｍ 时 ， 取ｋ 一
ＭＮ ＋Ｍ ≥Ｍ ， 一Ｗ厂 ｙ Ｔ （ １ ）
在 实 际工 程 中 ， 结 构 约 束 刚 度 不 变 化 或 变 化 幅 度 不 大， 或 约束 刚度 数 值 较 大 ， 此 时 温 度 应 力 函数 计 算 公 式 的
７ ｋ Ｎ／ ｍｍ 计算 ， 也 可在 ０ ～７ ｋ Ｎ／ ｍｍ 之 间 内插 。
大时， 可 提 出利 用对 称 虚 拟 框 架法 计 算 温 度 应 力 。 由 于 温 度 应
力 的 分 析路 径 与 实际 结 构 的 热 一 力路 径 一 致 ， 计算 的准确性 明
显提 高 。
柱 相对 于 与之 相 连 的横 梁 远 端 支 承 柱 的平 均 温 升 。
比； ｋ 为柱 子 两 端 的轴 向约 束 刚 度 ， Ｎ ／ ｍｍ； △ Ｔ为 柱 子 的
环境温升 ， ℃。
（ ３ ） 由结 构 力 学 计 算 ｉ 时 刻 约 束 构 件 的约 束 刚 度 忌 ｒ （ ） 。在 此 需 考 虑 相 关 构件 温 度 升 高 后 刚 度 的 降低 ， 引 入 钢 材 弹 性 模 量 降 低 系 数 计 算 刚 度 。此 外 ， 在 柱 温 度 轴 力 作用下 ， 约 束 结 构 横 梁某 刚接 节 点 截 面 出 现 塑 性 铰 时 ， 把 该 节 点 由原 来 的 刚 接 改 为 铰 接计 算 约 束 刚 度 。截 面 出现 塑 性 铰 的判 定 条 件 如 式 （ １ ） 所示 。
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轴 向约束 钢 柱 温 度 应 力 函数 的应 用
屈 立军 。 史 可 贞 ，张 粲
（ 中国人 民武装警 察部 队 学院 ， 河北 廊 坊 Ｏ ６ ５ Ｏ Ｏ Ｏ ）
摘 要： 为 了利 用基 于 试 验 所 建 立 的 温 度 应 力 函 数 计 算 钢
关键词 ： 温度 应 力 函数 ；框 架 柱 ；分 段 叠 加 法 ；对 称 虚 拟
框 架 法
中图分类号 ： Ｘ９ １ ３ ． ４ 。 ＴＵ３ １ １
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ —０ ２ ５ ８ —０ ４
１ ２ ５时 ， 取． ＝ 【 一１ ２ ５ 计算 。 温 度 应 力 是 超 静 定 结 构 在 火 灾 中 最 重 要 的 作 用 效 应 。文 献 ［ １ ］ 所 建 立 的 约 束 钢 柱 温度 应 力 函数 ， 是 在 约 束
时， 根据实 际 构件 的类别 ， 按 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ７ 《 钢 结 构 设 计 规
范》 计算 。
构 件 的 温度 应 力 ， 给 出 温 度 应 力 函数 计 算 公 式 的 应 用 方 式 ： 当 火 灾 中 约束 刚度 变化 不 大或 刚度 值 较 大 时 可 直接 应 用 ； 当约 束 刚度 值 较 小或 约 束 刚度 值 因 火作 用 而 下 降 幅 度 较 大 时 ， 采取 分 段 叠加 法计 算较 好 ； 当双 向框 架柱 在 两 个 方 向 的 长 细 比相 差 较
计 算 公 式 的 长 细 比适 用 范 围 为 ３ ９ ≤ ≤１ ２ ５ 。实 际试 验 中， 几 何 长 细 比为 ３ ０ ≤ ≤８ ４ ， 考虑钢 材强度 后 ， ３ ９ ≤
≤１ １ ５ ， 应 用 中 可 以把 长 细 比 适 度 外 推 。 当 下 限 外 推 到 ３ ０ ， 上 限外 推 到 １ ２ ５时 ， 计 算公 式仍然 稳定 ， 并 在 外 推 范 围 内计 算 值 变 化 幅度 较 小 。 当 ＜ ３ Ｏ时 ， 取 一 ３ ０； 当 ＞
具体可按下述步骤 ： （ １ ） 把 连 续 火 灾 过 程 用 离 散 为 个 时 段 ， 第ｉ 时段
问题 进 行探 讨 ， 给 出温 度 应 力 函数 的应 用 条 件 和 方 法 ，
供 钢 结 构 抗 火 数 值 分 析 参考 。
１ 温 度 应 力 的 直 接 计 算
文献Ｅ １ ］ 已给 出 温度 应 力 函 数 的具 体 表 达 式 ， 笔 者 将 表达式简化 为 是 一忌 （ 忌 。 ， ， ｋ ， Ａ Ｔ ） 。式 中 ： ｋ 为 轴 向 约
温 度应 力 函数 在 某 些 条 件 下 尚不 能 直 接 应 用 。 笔 者 就 这
一
的， 在 温 度应 力 函 数 计 算 公 式 中 有 ２个 变 量 ： 忌 和 △ 丁。 实际工程中 ， 当 约束 构 件 受 到较 大 的火 作 用 ， 材 料 弹 性 模 量降低 ， 约束刚度变 化较大 时 ， 直接应 用计算 公式 计算 ，・ 可能会过高 地估 计温 度应 力 ， 需 要 采 用分 段叠 加 计算 。
刚度 不 变 和 钢 柱 双 向 等 稳 定 试 验 条 件 下 得 到 的 。火 灾 ２ 温 度应 力 的分 段 叠加 计 算 ２ ． １ 计 算 过 程 火灾过程 中， 构 件 的 长 细 比 和 初 应 力 ｋ 。是 不 变
中， 约束 构 件 也 受 到 火 的 作 用 ， 其 约 束 刚 度 可 能 变 化 较 大， 加 之 目标 框 架 柱 在 两 个 主 轴 方 向的 长 细 比 可 能 不 同 ，
束 下 的温 度 应 力 水 平 ； ｋ 。为 初 应 力 水 平 ； 为 柱 子 的长 细
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的温 升 为 Ａ Ｔ （ ） ， 约 束 刚度 为 是 （ ） ， 并 取初 始温 升 △ Ｔ
（ ０） 一 ０， ｋ （ ０ ）＝ ０。
（ ２ ） 由传 热 学 计 算 从 ０到 （ 一１ ， ２ ， …， ） 时 刻 的 钢