基于火灾下张弦桁架结构预应力损失模拟研究

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1、北京工业大学硕士学位论文火灾下张弦桁架结构预应力损失模拟研究姓名：武丽英申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张爱林20070501摘要以张弦桁架为代表的预应力钢结构以其大跨、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益，正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势。由于钢结构的耐火能力差，如发生火灾，在高应力和高温的共同作用下，结构性能变化剧烈，预应力钢索的蠕变和松弛锐增，造成预加应力的减少，甚至失去全部预应力从而使结构在短时间内就有发生坍塌的危险。因此进行火灾下张弦桁架结构预应力损失的计算与模

2、拟是非常有必要的。本文以火灾下张弦桁架结构的预应力损失的模拟研究为中心，在研究钢材高温蠕变等高温性能和钢构件升温过程的基础上，针对是否考虑预应力索的高温蠕变、结构模型如何简化和不同的温度升高模式等工况，进行了张弦桁架结构预应力损失过程的模拟及相关分析。在钢材的高温性能研究中，提出了预应力钢结构中处于高温高应力的预应力索应当考虑其高温蠕变性能的观点；在钢构件截面温度场的模拟中，确定了不同热交换系数的适用范围和不同表体比的钢构件的温度计算方法；在火灾下张弦桁架预应力损失的模拟过程中，分析了不同工况下结构预

3、应力损失的程度并考察了预应力损失过程中结构内力、变形等的变化过程，指出了火灾下结构预应力损失的严重影响和各影响因素的重要性。本文的研究完善了张弦桁架等预应力钢结构火灾分析的高温材料性能，提供了钢构件升温的计算方法，明确了不同火灾、不同约束时张弦桁架结构预应力的损失过程及该结构体系在防火分析设计中应注意的问题。关键词：张弦桁架结构高温蠕变温度场预应力损失ABSTRACTBlⅪauseofthelargespan．goodperformanceandthecompetitivecomprehensivee

4、conomicefficiency,the仇lssstriI培structurefrss)graduaUyisbecomingthetrendofspace-stl'UCtureraisedintheseyears．Asaresultofthesteelproductsbadfireproofability,onceithasfire，thebehaviorofUalBSstringstructurechangedandthepre-sll'esslossesunderhighstressaswell

5、ashightemperature．ovenlosescompletelyrcsIIltiaginthes吐uctIHe’sdamage．Thereforethepre-stresslossstudyandsimulationoftrussstringstructureisextremelyessential．Tostudyonthepre—stresslossbehaviorofTSSinfire，thispaperstudiesonthermalcreepandtemperatureinsteel

6、elementsfirst,thansimulatesthepre—stresslossofTSSinfirefromthefollowingaspects：whethertoconsideratethethermalcreepofpre—stressedsteelcable，howtobuildthestructuralmodel，anddifferenttemperatureincrementpattern．Abouttheperformanceofthesteelproductsunderhig

7、htemperature，thispaperproposedthepre—stressedsteelcableshouldconsiderateitsthermalcreepbehavior；Inthesimulationofthetemperaturefieldinsteelelement．thispaperconfirmedtheapplicabilityofdifferentheatexchangecoefficientandthemethodtocomputethetemperatureofs

8、teelelementwithdifferentmteof翻毗觚amandvolume；Inthesimulationofthapre-stresslossofTSSinfire，Analyzedthepre—stresslossdegreeofthesm／ctureindifferentaspects，andthedeformationandst／l强Softhestructureinthatprocess，pointedouttheimportanc