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高温下钢结构的热物理特性

发布者: 发布时间:2016/2/23 17:42:53 阅读:次 【字体:

当温度升高时,钢构件要发生膨胀。对截面温度均匀分布的静定结构而言,热膨胀只对变形有影响,不会产生附加内力。但当结构和构件的膨胀受到约束时,就会产生附加内力,在进行结构反应分析时,必须考虑这种影响。

钢的热膨胀系数(这里的膨胀系数特指线膨胀系数)实际随温度的升高会发生变化,但变化幅度不大。由于一般的钢结构的临界温度都在700℃以下,“相位变换”现象对结构反应分析没有什么影响。但有些工字梁,火灾时下翼缘的温度比上翼缘的温度高得多,这时下翼缘就有可能进人“相位变换”的温度范围。有必要考虑其影响。

钢结构的热膨胀与温度的关系

钢筋的热膨胀还与其所受应力的大小有关,但很少有关于热膨胀与应力水平关系的详细资料。鉴于在实际应用中要考虑这种影响很困难,在实际应用中都不考虑应力水平对钢的热膨胀的影响。

以上各方案所采用的钢结构的热膨胀系数的比较,各方案的热膨胀系数相差较小,除陆洲导博士采用的热膨胀系数偏大外,其它几种标准采用的热膨胀系数相差不大,对照表中的数值并考虑到火灾下钢的温度一般都超过300℃,可以看出,ECCS和欧洲规范(常数)与AISC和日本(随温度变化)所采用的热膨胀系数符合较好。

各种计算结构钢比热的方案如图5.4所示。由图5.4可看出,日本所采用的比热计算公式及欧洲规范与ECC5的拟合曲线比较接近,将比热容取为常数与实际情况相差较大,但可大大简化计算,适于设计人员采用。欧洲规范所取的常数与0℃- 600℃范围的拟合值的平均值更接近。可见,当取钢的比热为常数时,采用更适宜。

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