建筑结构的火灾分析与处理(三)__--__火灾温度变形与温度应力.pdf

建筑结构的火灾分析和处理(助—火灾温度变形和温度应力段文玺建筑结构遭受火灾时的初期由于构件内部温度较低对材料性能影响较小结构的破坏形态一般不可能趋向于脆性破坏; 但当火灾燃烧时间较长时构件内部温度升高较大则对材料性能影响较大除产生较大变形外并产生应方重分布其破坏形态一般为脆性破坏特别是受约束构件在火灾燃烧持续时间中构件温度变形受到约束而且在温度较高的一侧产生压力温度较低一侧产生拉力在火灾降温阶段则其温度变形和温度应力同升温阶段相反因此检查鉴定受火灾燃烧的结构时应分别计算其温度变形和温度应力一般的荷载引起的应力状态是不同的由荷载引起的应力状态只要确定了外荷载则应力状态就唯一地确定了而由变形引起的应力状态凡是能够影响变形的因素例如约束条件混凝土的徐变和塑性变形等都将影响着应力状态因此温度应力同结构约束条件混凝土徐变和塑性变形有着直接关系二温度应力和约束关系一温度应力的基本性质温度变化收缩和不均匀沉降将使结构产生变形如果结构变形不能获得满足结构便产生了应力此应力可视为广义荷载此应力是一种由变形引起的应力状态它与构件的约束可分为外约束和内约束外约束是指构件与构件之间的约束例如超静定结构的支座约束以及其他构件的相互约束由于外约束的存在在温度作用下将产生温度弯矩剪力和纵向力;内约束是指构件内部非均匀的温度或者钢筋与混凝土之间互相的约束由内约束引起的应力称为内约束温度应力或叫温度自应力火灾温度引起的内约束温度应力可忽略不计 M = M 引。 W 冬音一 4〔一( 、一)〕所以整个截面弯矩为: M =M +M +M +M x + 二〔一( k 一)〕参考文献 2 口 w 一 k + {令! 〔+( k一’〕+Z 〔+( k 一)〕+ 兀) 万下衬【 11徐克静索富珍朱琴芬郑州铝广三水源工程大直径灌注桩水平静载试验报告冶金部建筑研究总院 i,83 年 3月【 2]卢世深林亚超编桥梁钻孔桩试验人民交通出版社 19 8 0年三静定结构温度曲率和温度应变如图 1所示在火灾不稳定温度场作用下构件要膨胀因沿构件截面高度为曲线温度分布故截面不同高度的各纤维温度不同温度膨胀也不一样构件要向较高温度一面弯曲产生温度曲率其温度曲率为: 1 从( 1) 节丁“厄 I 式中 M—温度弯矩; E—温度作用下的弹性模量; A A—分别为混凝土和钢筋面积考虑到钢筋混凝土构件在温度作用下的钢筋和混凝土变形协调条件可将钢筋和混凝土截面积换算成构件的折算面积 A 故温度曲率可改变为: 1 _卫、丁“毛 y旦鑫 p 一 EI y dA 温度应变可改变为( 5)’ E J dA ( 6) I—构件截面惯性矩其温度应变为△l 气=五丁卜卜叶( 2) 式中△l—构件自由温度伸长; L—构件长度若构件为钢筋混凝土构件时其温度曲率为: 册位一飞犷(: “` , 针: 广图温度曲率和温度应变一截面 b一温度分布一温度曲率和应变 1 P 丁 E a T ydA +I E a T ydA I E y dA +J E y dA ( 3) 其温度应变为应用公式(5) (的计算温度曲率和温度应变仍较繁琐若将温度自由应变的曲线图形按照面积相等和重心重合的原则换算成为相应的直线图形见图 2 则可得到较为简化的温度曲率和温度应变计算公式温度曲率为 J E a T dA +f E a Td A J E dA +」 E dA ( 4)