預(yù)應(yīng)力鋼柱在火災(zāi)環(huán)境下的熱力耦合分析.pdf

1、在建筑結(jié)構(gòu)中，柱子是主要的受力構(gòu)件，對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著重要的意義。將預(yù)應(yīng)力體系引入鋼柱，可以提高柱子的承載力，減少結(jié)構(gòu)變形，節(jié)省材料。但是鋼材本身不耐火，在火災(zāi)環(huán)境下隨著溫度的升高，鋼材的性能會有很大變化。預(yù)應(yīng)力拉索作為預(yù)應(yīng)力的施加構(gòu)件，隨著溫度的升高與構(gòu)件本身的變形，其預(yù)應(yīng)力也會有相當(dāng)程度的損失，這都對預(yù)應(yīng)力鋼柱在火災(zāi)條件下的力學(xué)特性造成了許多不良影響。
　　在預(yù)應(yīng)力施加的過程中，預(yù)應(yīng)力的取值并不是越大越好，合適的初始預(yù)應(yīng)力將會

2、提高鋼柱的承載能力，過大的預(yù)應(yīng)力則反而會對柱子的承載力造成不好的影響，因而最佳初始預(yù)應(yīng)力的取值也是預(yù)應(yīng)力鋼柱分析中需要著重考慮的問題。預(yù)應(yīng)力鋼柱從結(jié)構(gòu)形式上主要分為預(yù)應(yīng)力內(nèi)撐柱與外撐柱，一般來說外撐柱的性能要優(yōu)于內(nèi)撐柱，但是從建筑形式及外觀要求角度來看，內(nèi)撐柱也有其獨特之處，很多方面反而更受到建筑師與人們的歡迎。本文結(jié)合預(yù)應(yīng)力鋼柱在火災(zāi)下的預(yù)應(yīng)力損失，通過理論分析與數(shù)值計算，分析了預(yù)應(yīng)力鋼柱在火災(zāi)條件下的預(yù)應(yīng)力損失、最佳初始預(yù)應(yīng)力取值與

3、最大承載力的情況。
　　本文從單個構(gòu)件角度出發(fā)，以預(yù)應(yīng)力鋼柱為研究對象。
　?。?）分析內(nèi)撐式預(yù)應(yīng)力鋼柱與外撐式預(yù)應(yīng)力鋼柱兩種形式結(jié)構(gòu)與功能上的異同，并在此基礎(chǔ)上介紹了預(yù)應(yīng)力鋼柱的設(shè)計思路與方法。
　?。?）根據(jù)傳熱學(xué)原理，分析了鋼材的材料強度在高溫條件下會出現(xiàn)一定程度的衰減，為后文進行預(yù)應(yīng)力鋼柱在高溫條件下的熱力耦合分析打下基礎(chǔ)。
　?。?）通過理論分析與實例計算，分析了火災(zāi)條件下兩種形式的預(yù)應(yīng)力鋼柱在預(yù)應(yīng)力損

4、失、最佳初始預(yù)應(yīng)力取值以及承載力情況，并進行了對比。
　　（4）通過有限元方法，對預(yù)應(yīng)力鋼柱進行了熱力耦合模擬，提出了在整體發(fā)生火災(zāi)的情況下，預(yù)應(yīng)力鋼柱不同位置溫度可能會呈現(xiàn)不同的分布情況。分析了拉索中預(yù)應(yīng)力隨火災(zāi)發(fā)生時間及溫度的變化情況，并與理論計算進行了對比結(jié)果表明隨著火災(zāi)時間的持續(xù)與溫度的升高，拉索中預(yù)應(yīng)力損失不斷增大。結(jié)合工況，分析了在柱頂荷載、結(jié)構(gòu)尺寸等因素不變，拉索中不同初始預(yù)應(yīng)力取值影響下預(yù)應(yīng)力鋼柱中部側(cè)向位移的變化