基于高温下钢绞线力学性能的预应力钢结构抗火分析

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1、第39卷第5期四川建筑科学研究2013年1O月SichuanBuildingScience47基于高温下钢绞线力学性能的预应力钢结构抗火分析宗钟凌，何永福，李世歌(1．淮海工学院土木工程学院，江苏连云港222005；2．连云港市建筑设计研究院有限责任公司，江苏连云港222005)摘要：基于对高温下钢绞线力学性能试验成果的分析，回归出可用于理论分析和数值计算的钢绞线高温性能模型。考虑火灾下钢结构材料升温的真实时间历程，采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法，建立了用于预应力钢结构抗火分析的数值模型，并对预应力钢结构的抗火分析方法进行研究。通过算例分析探讨了钢绞线索

2、材截面几何参数选取对结构抗火性能的影响；结合结构抗火的全过程响应，进一步分析火灾作用下预应力钢结构的抗火性能及特点。关键词：预应力钢结构；高温力学性能；抗火工程；非线性数值分析；钢绞线中图分类号：TU394文献标志码：A文章编号：1008—1933(2013)05—047一o5Analysisofthefire．resistanceofprestressedsteelstructurebasedonmechanicalpropertiesofsteelstrandsunderthehightemperatureZONGZhongling，HEYongfu，LIShig

3、e(1．CollegeofCivilEngineering，HuaiHaiInstituteofTechnology，Lianyungang222005，China；2．LianyungangArchitecturalDesignInstitute，Lianyungang222005，China)Abstract：Basedonthemechanicalpropertiesofsteelstrandunderthehightemperaturetestresults，themechanicalproperties，suchasyieldstrength，modulus

4、ofelasticityofsteelstrandanditsmechanicsmodelwereobtained．NonlinearfiniteelementnumericalanalysismethodWasestablishedbasedonthetimeintegralefectconsidering．Throughtheanalysisoftheexample，thispaperdiscussesinfluenceoftheselectionsectionparametersteelstrandontheperformanceofthefire-resist

5、ance；Combinedwiththewholeprocessofstructuralresistancetofireresponse，thefire—resistanceofprestressedsteclstructurewasanalysed．Keywords：prestressedsteelstructure；hightemperaturemechanicalproperty；fire—resistanceengineering；nonlinearnumericalanalysis；stee】strand限元数值分析法，建立了用于预应力钢结构抗火分O引言析的

6、数值模型。通过一简单算例的数值模拟，探讨预应力钢结构具有自重轻、结构性能优越、经钢绞线索材截面几何参数选取对预应力钢结构抗火济、节材等特点，是一种可持续发展的合理结构形性能的影响，并进一步深入分析火灾下预应力钢结式，具有广阔的发展前景和应用空间⋯。在火灾作构的抗火性能及特点。用下，预应力钢结构的内力、变形和承载力均与常温预应力钢结构的抗火陛能分析主要包括两部分有不同的特点。因此，有必要对其耐火性能进行研内容，即对火灾温度场的分析和结构抗火响应分析，究。本文重点针对后者进行研究。应该说结构的抗火响笔者基于对高温下钢绞线力学性能试验成果的应又可分为两个层次：第一个层次是火

7、灾下单个构分析，回归出可用于理论分析和数值计算的钢绞线件的材料性能，即材料的强度、弹性模量、应力一应变高温性能模型，同时考虑火灾下钢结构材料升温的关系等力学性能指标随时间和温度变化的性能；第真实时间历程，采用考虑时间积分效应的非线性有二个层次则是结构的整体抗火性能，即结构在火灾作用下的整体承载力与稳定性。收稿日期：2012-03．121火灾温度场作者简介：宗钟凌(1979一)，男，博士，讲师，研究方向：大跨预应力钢结构设计与施工。火灾温度场是指火灾作用空间内周围环境温度基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK2012239)E—mail：dongfan