預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能與防火設(shè)計(jì)方法研究結(jié)題摘要

預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)是由剛性上弦、預(yù)應(yīng)力拉索及腹桿連接形成的混合雜交自平衡結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)受力合理，自重輕，近年來廣泛應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)屋蓋體系中。然而，由于結(jié)構(gòu)中存在預(yù)應(yīng)力，拉索錨固節(jié)點(diǎn)鑄體材料熔點(diǎn)低，且高溫下預(yù)應(yīng)力索體強(qiáng)度退化更為嚴(yán)重等因素，張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能比普通結(jié)構(gòu)鋼更差。但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)于預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火研究很少，在工程實(shí)踐中按普通鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火設(shè)計(jì)，造成極大的安全隱患。本項(xiàng)目通過試驗(yàn)研究、理論分析，從材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層次對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火關(guān)鍵技術(shù)問題開展了較為的系統(tǒng)研究：1）對(duì)1860MPa級(jí)鋼絲進(jìn)行了高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)試驗(yàn)研究，揭示了溫度對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響，建立了高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)擬合公式；2）對(duì)1860MPa級(jí)鋼絞線、1860MPa級(jí)預(yù)應(yīng)力鋼絲等進(jìn)行了高溫穩(wěn)態(tài)拉伸試驗(yàn)研究，建立屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、彈性模量與溫度之間的關(guān)系模型、以及高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型，給出了抗火設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)取值；3）對(duì)預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行了高溫應(yīng)力損失試驗(yàn)研究，研究了不同溫度、不同初始應(yīng)力下的應(yīng)力損失規(guī)律，提出預(yù)應(yīng)力索高溫應(yīng)力損失理論算法；4）研究提出了5種預(yù)應(yīng)力索體防火保護(hù)方法，并通過標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫試驗(yàn)，對(duì)方法有效性、可行性進(jìn)行了驗(yàn)證；5）對(duì)鋼絞線-熱鑄錨錨固節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了耐火性能試驗(yàn)研究，建立了錨固節(jié)點(diǎn)高溫承載力計(jì)算公式；6）對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁進(jìn)行了抗火試驗(yàn)，研究了火災(zāi)全過程中索體內(nèi)力、張弦梁變形、溫度分布隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及初始預(yù)應(yīng)力水平、荷載比、火災(zāi)升溫曲線對(duì)張弦梁抗火性能的影響，揭示了破壞模式與破壞機(jī)理；7）對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁進(jìn)行了有限元數(shù)值參數(shù)分析，重點(diǎn)研究了初始預(yù)應(yīng)力比、荷載比、受火條件等因素對(duì)張弦梁抗火性能的影響；進(jìn)而提出了預(yù)應(yīng)力張弦梁抗火安全判定準(zhǔn)則、抗火承載力實(shí)用計(jì)算方法以及防火設(shè)計(jì)方法。本項(xiàng)目研究結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)抗火研究也具有參考意義。 2100433B

預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)是工程常用的大跨度結(jié)構(gòu)形式。由于火災(zāi)下鋼材性能退化和熱膨脹導(dǎo)致拉索預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重?fù)p失、拉索錨固節(jié)點(diǎn)鑄體材料（低熔點(diǎn)鋅銅合金、環(huán)氧樹脂）熔點(diǎn)低等不利因素影響，張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能遠(yuǎn)比普通鋼結(jié)構(gòu)差，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究很少。為此，本項(xiàng)目擬采用試驗(yàn)和有限元理論、基于極限平衡狀態(tài)的溫度增量迭代分析法相結(jié)合的研究方法，從材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層次對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火關(guān)鍵技術(shù)問題開展系統(tǒng)研究，揭示火災(zāi)作用對(duì)索體材料力學(xué)物理性能、索體錨固節(jié)點(diǎn)受力性能、預(yù)應(yīng)力張弦梁受力性能的影響規(guī)律，建立索體材料的熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度、彈性模量與溫度之間關(guān)系模型以及高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型，建立火災(zāi)下索體升溫及預(yù)拉力損失簡(jiǎn)化計(jì)算方法、索體錨固節(jié)點(diǎn)防火設(shè)計(jì)方法、張弦梁抗火承載力實(shí)用計(jì)算方法，提出預(yù)應(yīng)力張弦梁抗火安全準(zhǔn)則，系統(tǒng)地解決預(yù)應(yīng)力張弦梁抗火分析及防火設(shè)計(jì)問題，為工程設(shè)計(jì)及規(guī)范編制提供依據(jù)。

本書對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析方法、抗連續(xù)倒塌性能、提高抗連續(xù)倒塌能力的措施等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。具體內(nèi)容包括：根據(jù)大跨空間結(jié)構(gòu)的受力特性和荷載特點(diǎn)，提出基于頻率靈敏度的對(duì)稱分組方法來判斷大跨空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件；在ANSYS上二次開發(fā)出空間結(jié)構(gòu)靜力仿真分析程序，為空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供依據(jù)；提出采用預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬張弦結(jié)構(gòu)的拉索失效；給出防止張弦結(jié)構(gòu)發(fā)生上弦局部破壞和撐桿連鎖破壞的充分條件；提出采用應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)。結(jié)合新廣州火車站和天津梅江會(huì)展中心張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，探討大跨空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，提出多種張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的措施。

前言

第1章緒論

第2章結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法

第3章基于頻率靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法研究

第4章考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析

第5章索失效的模擬方法研究

第6章?lián)螚U截面和間距對(duì)連續(xù)倒塌的影響

第7章應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)

第8章提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施

第9章新廣州火車站屋蓋結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析

第10章天津梅江會(huì)展中心抗連續(xù)倒塌性能分析 2100433B

第一章 工程概況

第一節(jié) 哈爾濱國(guó)際會(huì)議展覽體育中心工程概況

第二節(jié) 哈爾濱國(guó)際會(huì)議展覽體育中心主館工程概況

第二章 張統(tǒng)桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第一節(jié) 張弦結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及工程應(yīng)用

一、張弦結(jié)構(gòu)概述

二、張弦結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

三、張弦結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

第二節(jié) 張弦結(jié)構(gòu)的形式及分類

一、平面張弦染結(jié)構(gòu)

三、空間張弦染結(jié)構(gòu)

第三節(jié) 平面張弦染結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能和一般原則

一、平面張弦染結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能

二、張弦梁結(jié)構(gòu)的形態(tài)定義和力學(xué)特性

三、張弦梁結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力特性

四、平面張弦梁結(jié)構(gòu)平面外稱定和屋面支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

五、張弦梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震設(shè)計(jì)

第四節(jié) 平面張弦梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析方法

一、平面張弦梁結(jié)構(gòu)分析的一般原則

二、平面張弦梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力分析

三、平面張弦梁結(jié)構(gòu)放樣形狀的分析

第五節(jié) 索拱體系的解析分析方法

一、施加預(yù)應(yīng)力階段的計(jì)算

二、加載階段的計(jì)算

第三章 哈爾濱國(guó)際會(huì)展體育中心屋蓋張弦桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第一節(jié) 主館結(jié)構(gòu)形式介紹

一、整體結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介

二、單榀張弦桁架及其支座

第二節(jié) 張弦桁加結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

一、張弦架結(jié)構(gòu)參靈敏

二、荷載設(shè)計(jì)參數(shù)選用

三、荷載工況

四、靜力分析結(jié)果

五、地震作用分析

六、預(yù)應(yīng)力的施加及結(jié)構(gòu)放樣形狀的確定

七、哈爾濱國(guó)際會(huì)展體育中心工程設(shè)計(jì)體會(huì)

第四章 大型張弦梁結(jié)構(gòu)的施工方法

第一節(jié) 施工方法概述

一、拼裝施工法

二、滑移施工法

三、整體吊裝法

四、整體提升法

五、整體頂升法

第二節(jié) 哈爾濱會(huì)展主館張弦桁架拼裝施工技術(shù)

一、拼裝施工概述

二、散件拼裝

三、整體拼裝

第三節(jié) 哈爾濱會(huì)展主館張弦桁架吊裝施工技術(shù)

……

第五章 大型張弦梁結(jié)構(gòu)金屬屋面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

第六章 大型金屬屋面系統(tǒng)施工

附錄

參考文獻(xiàn)

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