力學在生活中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-25 19:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 層引起很大的內(nèi)力，而且會在整個結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生可觀的內(nèi)力。如果是鋼結(jié)構(gòu)的話，火災發(fā)生引起結(jié)構(gòu)持續(xù)升溫一段時間后，梁、柱等結(jié)構(gòu)就會由于高溫而損失絕大部分剛度，導致結(jié)構(gòu)在起火層發(fā)生很大的變形，這部分變形也會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部引起很大的內(nèi)力，而且一般是破壞性的。由溫度升高和結(jié)構(gòu)變形的內(nèi)力疊加起來，結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力將會很大，這也是為什么很多結(jié)構(gòu)在火災發(fā)生后發(fā)生坍塌的緣故（如衡陽大火事件），下面我們通過建立模型來對這個問題進行分析。老師給我們展示了圖片，一個三層框架結(jié)構(gòu)，開間和層高均為5m，取出一榀框架來考慮，框架結(jié)點均簡化為剛結(jié)點，并將整個框架結(jié)構(gòu)簡化為下圖所示的鋼架。 由圖可見，除了起火房間四周結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力很大外，在結(jié)構(gòu)其他部位也引起了較大的內(nèi)力，從（1－彎矩圖）我們可以看到，在一層和二層結(jié)構(gòu)的右邊兩個房間中，達到起火房間最大彎矩的1/4，這是不容忽略的，尤其是結(jié)構(gòu)的結(jié)點部位，一方面受力復雜，另一方面內(nèi)力也很大，所以往往存在很大隱患。在剪力圖和軸力圖中我們可以看到同樣的現(xiàn)象，這說明一個房間的溫度變化對整個結(jié)構(gòu)造成的影響是全局性的。 當然，鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材的耐高溫性能存在缺陷，所以會導致更大的變形，有時甚至是破壞性的，例如美國世貿(mào)大廈的倒塌，并不是結(jié)構(gòu)的剛度不足被沖擊而倒塌，而是飛機爆炸后引起的大火導致結(jié)構(gòu)局部急劇升溫，鋼材在高溫下剛度迅速消減，變形逐漸增大，在整個結(jié)構(gòu)中引起的內(nèi)力也越來越大，當內(nèi)力超過鋼材的剩余強度時，結(jié)構(gòu)就會倒塌。所以，我們知道了當聽說自己所在的建筑物發(fā)生火災的時候，應(yīng)迅速逃離，而不應(yīng)認為著火點較遠而不以為然。
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