工字钢短柱高温强度试验研究(论文)

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工字钢短柱高温强度试验研究 李焕群屈立军 廊坊 0 6 5 0 0 0 ) (武警学院消防J -程系

摘

要通过对工字钢短柱在有轴向约束和无轴向约束两种情况下进行高温强度试验研究，结果表明：温度应力

可导致构件屈服破坏，超静定结构耐火设计中应该考虑温度应力的影响。 关键词工字钢短柱温度应力屈服破坏

E XP ERI M ENTAL S T UDY oN S TRENGTH oF I . P RoFI L E S HoRT CoLUM N AT ELEVAT ED TEM PERATURE

L i Hu a n q u n Qu L i l u n

( De p a r t me n t o f F i r e En g i n e e r i n g, C o l l e g e o f Ar me d P o l i c e ma n L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 )

AB S TRACT An e x p e r i me n t a l s t u d y wa s c o n d u c t e d o n t h e s t r e n g t h o f l - p r o f i l e s h o r t c o l u mn s wi t h a n d wi t h o u t a x i a l

r e s t r a i n t a t e l e v a t e d t e mp e r a t u r e . l ' h e r e s u l t s s h o w t h a t a y i e l d f a i l u r e o f t h e me mb e r c a n b e p r o d u c e d b y t e mp e r a t u r e s t r e s s .1 ' h e r c f o r e t h e e f f e c t o f t e mp e r a t u r e s t r￣, s s h a l l b e t a k e n i n t o a c c o u n t i n t h e f i r e p r o o f d e s i g n o f a r e d u n d a n t s t r u c t u r e K EY W ORDS I p r o f i l e s h o r t c o l u mn t e mp e r a t u r e s t r e s s y i e l d i n g f a i l u r e .

山于钢结构具钉机械强度高、抗震性

能好、自身重量轻、 施工川期短、经济效益高等优点，在建筑结构中的应川日益

度为 4 7 5 MP a,所崩试件均选自同一根母材。

』泛。但是钢材高温下强度降低幅度大，且钢构件多为薄 壁状，截面系数大，从火场吸热多，力 l l之钢材导热系数大，火延易于损伤其内部材料，所以裸露的钢结构耐火极限很短， 火灾中易于倒塌失效。国内外对钢结构的耐火性能已有 r 很多的研究，取得 _『大量的成果，但大多数试验研究集 I l 1在

单独构件 L。事实上，钢结构体系中的每一构件都不是孤立的，各个构件之 j棚f 约束，在高温下构件的膨胀受到限制， 就必然产生温度膻力。研究温度效应对钢结构的影响是钢

结构耐火设汁的重要课题。本文将对 J 字钢短柱在彳『轴向 约束和无轴向约水两种情况 _ F进行高温试验研究。 图 1高温试验设备

l试验过程及结果 1 . 1 试验设备

I:字钢试件高度为 1 0 0 mm,面积为 1 7 8 0 mm,试验准备l r 8个试件，其巾 6个 j H于位移约束高温试验，两个用于

试验在一台

为 WA W一1 0 0 0微机控制电液伺服万

无轴向位移约束高温试验。 1 . 3 高温试验

能试验机上进行。高温试验设备如图 1所示。 试验机最大加载能力为 1 0 0 0 k N,控力精度为±1%。

位移约束高温试验过程为先给试件加一初始载荷，使其产生一定的弹性变形，利用设备锁定变形的功能，相当于给试件加一位移约束，然后以大约 0. 3~0 . 1℃/ s速率加热试 件至指定温度，并恒温 3 0 mi n。记录试件所受力的变化、试验进行时问、试件温度三者之间的变化关系 (由于试件在高

配有筒式高温炉祠l高温箱，简式高温炉用于拉伸试验，高温 箱用于压缩试验。本批试验在高温箱中进行抗压试验，其试

验空间宽 3 4 0 mm、高 5 4 0 mm、深 3 0 0 mm,最高温度可达 7 0 0℃,温度波动范阎±5℃。并配有能自动记录试件所受力、位移(或变形 )、试验进行时间、试验温度的软硬件。 1

. 2试验材料及制备

温箱中，不便观察破坏过程，只有等试验结束后再观察试件的外观变化 )。本组试验温度设为 3 0 0、 3 5 0、 4 0 0、 4 5 0、 5 0 0、

试验材料选用某钢厂牛产 I 1 2一Q2 3 5工字钢，其化学成分如下： C为 0 . 1 4%; S i为 0 . 1 7%; Mn为 0 . 3 8%; I为 0 . 0 2 5%; S为 0 . 0 2 7%。名义屈服强度为 3 7 0 MP a,抗拉强 4 2 第一作者：李焕群男 1 9 7 4年出生收稿日期： 2 0 0 4—0 5—2 2 讲师

钢结构 2 0 0 4年第 6期第 1 9卷总第 7 5期