热力耦合作用下H型截面钢框架力学特征研究

李雨城,王 伟,王 兴

(安徽三联学院 机械工程学院，安徽 合肥 230601)

随着现代建筑技术的发展[1]，钢框架结构因能融合当代新兴技术与材料，使得钢框架建筑具有独特的外观和较高的可塑性，从而在一些大型建筑物中得到广泛的使用。随着钢框架结构的大量使用，其在抗火方面的不足也越来越明显，从而引发了组合框架的研究[2-6]。近年来有关学者不仅研究了单一因素下组合框架的力学特性，也分析了多因素耦合作用下的力学性能[7-8]，但总体上说，在热力耦合作用下的钢框架承载力研究方面[9]还很少。本文通过热力耦合作用下钢框架结构承载力的计算方法、单层单跨钢框架算例分析的介绍，并通过有限元模拟对单层单跨与两层两跨H型截面钢框架承载力，以及钢框架结构弯矩在热力耦合作用下的重新分配与变化进行深入的探讨，对热力耦合作用下钢框架的进一步研究具有重大意义。

1 单层单跨钢框架热力耦合理论计算

由于热力耦合作用下的单层单跨钢框架承载时，钢框架结构处于弹性状态，叠加原理适用，故在计算热力耦合作用下的单层单跨钢框架承载力时，通过叠加原理把高温下温度场产生的弯矩与常温下荷载产生的弯矩进行叠加，从而得到热力耦合作用下的单层单跨钢框架承载力。

1.1 升温曲线

研究热力耦合作用下的钢框架承载力时通常采用标准升温曲线。我国广泛使用的国际标准组织制定的ISO834标准升温曲线公式如下：