受火侵袭波纹腹板钢梁的侧向弯扭屈曲及其参数分析

摘要

与平腹板钢梁相比，由于波纹腹板钢梁的腹板厚度较薄且可以避免使用横向加劲肋，所以使用波纹腹板钢梁能降低用钢量和安装费用，但波纹腹板钢梁的承载能力并没有降低。波纹腹板钢梁作为一种新形式的钢梁，由于其良好的经济性能和力学性能正逐渐被工程人员认识和应用。耐火性差是钢结构的一大缺陷，随着波纹腹板钢梁的广泛应用，因此研究波纹腹板钢梁的抗火性能有重要的理论意义和工程实用价值。
　　 本文基于ANSYS的有限元数值计算，通过与平腹板钢梁作比较，研究了波纹腹板钢梁在高温下的侧向弯扭屈曲性能，同时研究了波纹腹板钢梁在常温下几何参数，如腹板厚度、波纹形状等对其侧向弯扭屈曲承载力的影响。
　　 常温下，考察波纹腹板钢梁和具有等效厚度的平腹板钢梁在纯弯曲情形下的弯扭屈曲临界弯矩。通过比较两种钢梁弯扭屈曲临界弯矩的大小，研究波纹腹板钢梁的弯扭屈曲承载力，并详细分析了腹板厚度和波纹形状对波纹腹板钢梁弯扭屈曲临界弯矩的影响。研究发现波纹腹板钢梁的弯扭屈曲临界弯矩比具有等效厚度的平腹板钢梁大10～30％左右，波纹倾角和波纹稀疏对波纹腹板钢梁的弯扭屈曲临界弯矩影响较大。
　　 高温下，对温度均匀分布的波纹腹板钢梁，详细分析了载荷比、初始缺陷、载荷类型等参数对其临界温度的影响。通过与平腹板钢梁比较发现，当波纹腹板钢梁作用等端弯矩和跨中集中载荷时，其临界温度与平腹板钢梁近似相等；当波纹腹板钢梁作用上翼缘均布载荷时，其临界温度比平腹板钢梁要高。
　　 对存在温度梯度的波纹腹板钢梁，详细分析了温度梯度、初始缺陷等参数对其临界温度的影响。同时与平腹板钢梁作比较发现，在温度梯度较小时波纹腹板钢梁发生侧向弯扭屈曲破坏，在温度梯度较大时波纹腹板钢梁的破坏形式转变成了弯曲破坏，而平腹板钢梁并不受温度梯度的影响，发生的一直是侧向弯扭屈曲破坏。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 波纹腹板工字钢梁简介

1.2 波纹腹板钢梁研究现状

1.3 结构抗火设计研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 高温下结构钢的材料特性和升温曲线

2.1 高温下结构钢的材料特性

2.2 火灾标准升温曲线

2.3 本章小结

第3章 几何参数对波纹腹板钢梁弯扭屈曲临界弯矩的影响

3.1 分析模型

3.2 弯扭屈曲影响因素分析

3.2.1 腹板厚度

3.2.2 波纹形状

3.2.3 波纹疏密

3.3 本章小结

第4章 高温下波纹腹板钢梁的侧向弯扭屈曲

4.1 问题描述及分析方法

4.2 有限元模型

4.3 波纹腹板钢梁的弯扭屈曲

4.4 本章小结

第5章 温度均匀分布的波纹腹板钢梁侧向弯扭屈曲的参数分析

5.1 分析模型

5.2 火灾下钢梁的弯扭屈曲分析计算

5.2.1 钢梁作用等端弯矩

5.2.2 钢梁作用跨中集中载荷

5.2.3 钢梁作用均布载荷

5.3 本章小结

第6章 存在温度梯度的波纹腹板钢梁的侧向弯扭屈曲

6.1 分析模型

6.2 常温下钢梁的临界弯矩

6.3 温度梯度对钢梁临界温度的影响

6.4 初始缺陷对钢梁临界温度的影响

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结 论

7.2 展 望

参考文献

后 记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况