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网架在常温和高温下的力学分析

文章出处:网架公司 人气:发表时间:2018-06-13 11:02
  网架在常温和高温下的力学分析
  
  常温下,由于空间网架结构单元形式规则,空间连接紧密,整体稳定性能良好,不会因局部杆件的破坏而发生整体倒塌。然而,在高温状态下,网架杆件会受温度的上升而膨胀,受力性能和结构的稳定将发生变化。
  
  一、常温下网架受力分析
  网架工程
  经传热学分析,薄壁钢管内外表面温差相差很小,认为温度沿截面均匀分布。鉴于高温下杆件易发生弯曲的特性,文中采用网架梁系计算模型。在ABAQUS有限元分析软件中使用单元类型为B32的梁单元来建立网架模型;截面形状及材料属性按文中规定的参数输入;支座种类按照设计图纸,采用固接和铰接组合连接;作用在网架上的荷载包括杆件自重、网架内外表面分布荷载及风管荷载。
  
  二、高温下网架受力分析
  
  网架结构支座附近的杆件具有较大的应力。总的来说,杆件的应力值均较常温有所增加。原因如下:
  
  1、温度场因素
  
  火灾发生的位置及蔓延路径对温度场的分布影响很大,而温度会直接影响材料属性。由于火势沿外部装饰材料燃烧,外层网架温度比内层网架温度要高,右侧边缘杆件温度比跨中杆件温度要高。这使得右侧外部边缘的杆件内力值较大。
  
  2、材料因素
  
  温度的上升导致材料的刚度和强度均有显著的降低。在相同荷载作用下,刚度的降低会使杆件的变形增加,而多余的变形又会增大杆件的附加内力。
  
  3、约束原因
  
  对于超静定结构来说,温度效应是不能忽视的。对于结构中部的杆件,由于受到支座约束较弱,在温度作用下可以有一定程度的自由伸缩。而这种自由性会使杆件的附加内力增大幅度降低,而且材料的软化也会降低多余内力的影响。
  
  而网架边缘靠近支座的杆件具有较大的约束刚度,在杆件膨胀过程中无法通过有效的伸缩来释放能量,就会使杆件截面内力持续积累,造成局部应力过大现象。使得一些与固定支座连接的杆件发生偏大的挠度值,进而严重影响网架的局部承载能力。
  网架结构
  根据火灾下整体网架结构承载能力的判定依据
  
  1、网架结构整体丧失稳定性
  
  2、网架结构的整体变形达到无法承受荷载的限值,即最大挠度与结构跨度之比大于。
  
  由上述判据及网架达到最高温度时的挠度值可知:网架跨中挠度最大值为102.7mm,与该位置的跨度之比小于此限值,可认为结构仍有承载能力。网架局部杆件挠度值过大,已超过杆件承载力判据。因此,可以这样认为:网架结构在受火过程中,虽有一些杆件退出工作,但其整体结构依然具有承载能力。
此文关键字:网架,网架工程
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