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高溫下鋼結構的熱物理特性

發布者: 發布時間:2016/2/23 17:42:53 閱讀:次 【字體:

當溫度升高時,鋼構件要發生膨脹。對截面溫度均勻分布的靜定結構而言,熱膨脹只對變形有影響,不會產生附加內力。但當結構和構件的膨脹受到約束時,就會產生附加內力,在進行結構反應分析時,必須考慮這種影響。

鋼的熱膨脹系數(這里的膨脹系數特指線膨脹系數)實際隨溫度的升高會發生變化,但變化幅度不大。由于一般的鋼結構的臨界溫度都在700℃以下,“相位變換”現象對結構反應分析沒有什么影響。但有些工字梁,火災時下翼緣的溫度比上翼緣的溫度高得多,這時下翼緣就有可能進人“相位變換”的溫度范圍。有必要考慮其影響。

鋼結構的熱膨脹與溫度的關系

鋼筋的熱膨脹還與其所受應力的大小有關,但很少有關于熱膨脹與應力水平關系的詳細資料。鑒于在實際應用中要考慮這種影響很困難,在實際應用中都不考慮應力水平對鋼的熱膨脹的影響。

以上各方案所采用的鋼結構的熱膨脹系數的比較,各方案的熱膨脹系數相差較小,除陸洲導博士采用的熱膨脹系數偏大外,其它幾種標準采用的熱膨脹系數相差不大,對照表中的數值并考慮到火災下鋼的溫度一般都超過300℃,可以看出,ECCS和歐洲規范(常數)與AISC和日本(隨溫度變化)所采用的熱膨脹系數符合較好。

各種計算結構鋼比熱的方案如圖5.4所示。由圖5.4可看出,日本所采用的比熱計算公式及歐洲規范與ECC5的擬合曲線比較接近,將比熱容取為常數與實際情況相差較大,但可大大簡化計算,適于設計人員采用。歐洲規范所取的常數與0℃- 600℃范圍的擬合值的平均值更接近?梢,當取鋼的比熱為常數時,采用更適宜。

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