預應力鋼柱在火災環(huán)境下的熱力耦合分析.pdf

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

2、提高鋼柱的承載能力，過大的預應力則反而會對柱子的承載力造成不好的影響，因而最佳初始預應力的取值也是預應力鋼柱分析中需要著重考慮的問題。預應力鋼柱從結構形式上主要分為預應力內撐柱與外撐柱，一般來說外撐柱的性能要優(yōu)于內撐柱，但是從建筑形式及外觀要求角度來看，內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。本文結合預應力鋼柱在火災下的預應力損失，通過理論分析與數(shù)值計算，分析了預應力鋼柱在火災條件下的預應力損失、最佳初始預應力取值與

3、最大承載力的情況。
　　本文從單個構件角度出發(fā)，以預應力鋼柱為研究對象。
　?。?）分析內撐式預應力鋼柱與外撐式預應力鋼柱兩種形式結構與功能上的異同，并在此基礎上介紹了預應力鋼柱的設計思路與方法。
　?。?）根據(jù)傳熱學原理，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，為后文進行預應力鋼柱在高溫條件下的熱力耦合分析打下基礎。
　?。?）通過理論分析與實例計算，分析了火災條件下兩種形式的預應力鋼柱在預應力損

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