本文選題：局部火災 + 正放四角錐網架　； 參考：《南京工業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：網架結構是大跨度建筑結構常用形式之一,其建筑火災時有發(fā)生。關于影響網架結構抗火性能的關鍵參數已有了系統(tǒng)研究,但對于局部火災下網架結構的失效機理還未有細致深入的研究。局部火災下,網架結構中低溫部分的桿件對高溫部分桿件的熱膨脹有約束作用,產生了附加溫度應力,而受約束桿件高溫下屈曲后仍具有一定的承載力。本文分析桿件間約束效應的目的是為了定量得出桿件的軸向約束剛度,具體研究工作與成果如下。(1)基于非經典板理論,本文將網架上、下弦桿系分別連續(xù)化,并分別以上、下弦桿層為研究對象,建立了平面應變基本微分方程,求解得到上、下弦桿層的平面應變�？紤]簡支位移邊界條件,由上、下弦桿層的幾何方程,求得上、下弦桿層在常溫下的面內位移解析解。網架結構在常溫下的撓度擬夾層板法中已經給出。(2)在恒載升溫條件下,彈性模量將隨溫度的升高而減小,同時上、下弦桿層及腹桿層將產生熱膨脹。針對這種高溫下的結構響應,對常溫下網架結構面內位移和撓度解析解中的彈性模量進行修正,并線性疊加高溫下的熱膨脹量,得到網架結構在均勻升溫歷程中,網架結構瞬態(tài)面內位移和撓度解析解。(3)局部火災下的網架結構,其升溫邊界條件為非均勻溫度場。在非均勻溫度場中,任取上、下弦桿層的面內微元,假定微元內溫度均勻分布,利用均勻溫度場下網架結構面內位移和撓度解析解,求得該微元的面內位移和撓度,以微元到火源中心軸的距離為積分區(qū)間,積分可得非均勻升溫歷程中網架結構瞬態(tài)面內位移和撓度解析解。(4)將桿件節(jié)點幾何坐標代入非均勻溫度場中網架結構面內位移和撓度解析解,可得節(jié)點面內位移和撓度。在局部火災下網架結構的節(jié)點位移變化是由彈性模量的衰減、熱膨脹和桿件間約束共同作用造成的。其中,節(jié)點位移公式僅考慮了彈性模量的衰減、熱膨脹引起的位移變化；數值分析方法所得到的節(jié)點位移則考慮了彈性模量的衰減、熱膨脹和桿件間約束的綜合作用。節(jié)點位移數值解與解析解之差即為桿件因約束產生的軸向變形△S,再由數值分析得到的因約束效應產生的桿件附加溫度軸力△N,即可得到桿件產生單位軸向約束變形所需的軸力ΔN/ΔS,定義為軸向約束剛度ks。上述分析得到的局部火災下網架結構桿件軸向約束剛度的求解方法,為桿件的屈曲后承載力校核提供了關鍵技術,為網架結構受火失效機理的進一步研究提供了理論基礎。
[Abstract]:Space-truss structure is one of the common forms of long-span building structure, and its building fires occur from time to time. The key parameters affecting the fire resistance of space truss structures have been systematically studied, but the failure mechanism of the space truss structures under local fire has not been studied in detail and thoroughly. Under the local fire, the low temperature part of the truss structure has the constraint on the thermal expansion of the high temperature part of the bar, resulting in additional temperature stress, but the restrained member still has a certain bearing capacity after buckling at high temperature. In this paper, the purpose of analyzing the constraint effect between bars is to obtain quantitatively the axial constraint stiffness of the members. The concrete research work and results are as follows: 1) based on the theory of non-classical plate, the upper and lower chord systems are respectively continuous and above, respectively. The basic differential equation of plane strain is established and the plane strain of upper and lower chords is obtained. Considering the boundary condition of simply supported displacement, from the geometric equations of upper and lower chords, the analytical solutions of in-plane displacement of upper and lower chords at normal temperature are obtained. It has been given in the deflection pseudo-sandwich plate method at room temperature that the elastic modulus will decrease with the increase of temperature under the condition of heating under dead load, and at the same time, the lower chord layer and the web layer will produce thermal expansion. In view of the structural response at this high temperature, the elastic modulus in the analytical solution of in-plane displacement and deflection of the grid structure is modified at room temperature, and the thermal expansion of the grid structure is linearly superposed at high temperature, and the uniform heating process of the grid structure is obtained. The analytical solution of transient in-plane displacement and deflection of grid structure. 3) the temperature rise boundary condition of the grid structure under local fire is non-uniform temperature field. In the non-uniform temperature field, the in-plane micro-element of the upper and lower chord layer is taken, and the in-plane displacement and deflection of the micro-element are obtained by using the analytical solution of the in-plane displacement and deflection of the grid structure under the uniform temperature field, assuming the uniform distribution of the temperature in the micro-element. Taking the distance from the differential element to the central axis of the fire source as the integral interval, The analytical solution of the transient in-plane displacement and deflection of the grid structure during the non-uniform heating up process can be obtained by integrating the geometric coordinates of the bar node into the analytical solution of the in-plane displacement and deflection of the grid structure in the non-uniform temperature field, and the in-plane displacement and deflection of the node can be obtained. The joint displacement of grid structure under local fire is caused by the attenuation of elastic modulus, thermal expansion and constraint between members. The joint displacement formula only takes into account the attenuation of elastic modulus and the change of displacement caused by thermal expansion, while the node displacement obtained by numerical analysis takes into account the attenuation of elastic modulus, the comprehensive effect of thermal expansion and the constraint between members. The difference between the numerical solution of node displacement and the analytical solution is the axial deformation S caused by the constraint of the member, and the additional temperature axial force N caused by the constraint effect is obtained from the numerical analysis, and the unit axial constraint of the member can be obtained. The axial force 螖 N / 螖 S required for deformation is defined as the axial constraint stiffness KS. The method to solve the axial constraint stiffness of the truss members under local fire provides a key technique for checking the post-buckling bearing capacity of the truss, and provides a theoretical basis for the further study of the fire failure mechanism of the latticed structures.
【學位授予單位】：南京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU356

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本文編號：1868175