【正文】 kPa kPa 滿足在另一組數(shù)據(jù)下的偏心距及基底反力：作用在基礎(chǔ)上所有力相對(duì)于基底形心的力矩標(biāo)準(zhǔn)值：kN 計(jì)算基底凈反力基礎(chǔ)底面最大凈反力： kPa在另一組數(shù)據(jù)下的基底最大凈反力：基礎(chǔ)底面最大和最小凈反力： kPa綜合比較后，以下均采用第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 配筋計(jì)算 (1) 基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向ⅠⅠ截面（柱邊緣初）柱邊緣處地基凈反力： 彎矩： kNm 配筋計(jì)算： mm 柱邊計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖11. 6 離基礎(chǔ)邊緣300mm計(jì)算簡(jiǎn)圖ⅠⅠ截面（離基礎(chǔ)邊緣300mm處）（）地基凈反力：彎矩：kN(2) 基礎(chǔ)短邊方向ⅡⅡ截面（柱邊） kNm mmⅡⅡ截面（離基礎(chǔ)邊緣300mm處）（） kN： 中柱基礎(chǔ)計(jì)算中柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值為kN，彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為kN其相應(yīng)的設(shè)計(jì)值為kN，彎矩設(shè)計(jì)值為kN基礎(chǔ)頂面距設(shè)計(jì)地面的距離為800mm，鋼筋保護(hù)層取40mm，有墊層。 確定基礎(chǔ)尺寸采用錐型基礎(chǔ)，假定基礎(chǔ)埋深為m（相對(duì)室外地面高度），寬度m，：(1) 地基承載設(shè)計(jì)值：kN/m， kN/m kN/m持力層地基承載力特征值：kPa，查表得， kPa(2) 計(jì)算基礎(chǔ)底面積：取基礎(chǔ)和回填土重度kN/m按公式，得：mm取m 選擇基礎(chǔ)底面積：m(3) 驗(yàn)算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土自重標(biāo)準(zhǔn)值：kN作用在基礎(chǔ)上所有力相對(duì)于基底形心的力矩標(biāo)準(zhǔn)值：kN基礎(chǔ)底面最大和最小凈反力：在另一組數(shù)據(jù)（中心荷載作用下）的基底凈反力： 沖切承載力截面位置 基礎(chǔ)高度(1) 柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗(yàn)算初步選擇基礎(chǔ)高度：mm，mm（有墊層）驗(yàn)算時(shí)取。變階處的抗沖切承載力滿足。mmmⅡⅡ截面（變階處）地基凈反力： kN在另一組數(shù)據(jù)下（中心荷載作用下）基礎(chǔ)長(zhǎng)邊方向的配筋滿足要求。mmmⅣⅣ截面（變階處） kN在另一組數(shù)據(jù)下（中心荷載作用下）基礎(chǔ)短邊方向的配筋強(qiáng)度滿足要求。賈老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)的為學(xué)方法、淵博的專業(yè)知識(shí)以及高度的責(zé)任感令我由衷地敬佩，同時(shí)也使我在學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。肖成茂等同組同學(xué)在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間也給了我很大的幫助，謹(jǐn)向他們表示感謝。參 考 文 獻(xiàn)[1] 陳紹番，顧強(qiáng). 鋼結(jié)構(gòu). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004[2] 王肇民. 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2001[3] 靳百川. 輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004[4] 宋曼華，柴昶. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[5] 汪一駿等. 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004[6] 馮東等. 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004[7] 侯兆欣，蔡昭昀. 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[8] 于克萍，胡慶安. 結(jié)構(gòu)力學(xué). 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001[9] 陳曉平，陳書中. 土力學(xué)于地基基礎(chǔ). 武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1999[10] 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北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001外文翻譯屈曲不銹鋼梁、柱的防火摘要材料性能及其在高溫下的變化是結(jié)構(gòu)防火中的關(guān)鍵部分，在高溫下與結(jié)構(gòu)碳鋼相比，不銹鋼顯示出優(yōu)越的強(qiáng)度和剛度的保持能力。本文以現(xiàn)有的試驗(yàn)成果，利用ABAQUS提出了一個(gè)數(shù)值參數(shù)研究。參數(shù)研究探討了截面大小變化和荷載水平的影響。分析了23個(gè)鋼柱燃燒試驗(yàn)，6個(gè)短柱燃燒試驗(yàn)和6個(gè)梁燃燒試驗(yàn)的結(jié)果，最突出的是過(guò)于保守的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)彎曲現(xiàn)象中處理的不一致性，以及對(duì)變形極限的選擇。關(guān)鍵詞：梁，屈曲，高溫，火災(zāi)，不銹鋼，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中具有首要重要性的是在火災(zāi)爆發(fā)的突發(fā)情況下，保持結(jié)構(gòu)的承載能力，防止在居民、消防人員工作前發(fā)生過(guò)早的倒塌。主體鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中日益受到重視，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的行為和對(duì)于防火安全設(shè)計(jì)時(shí)的指導(dǎo)的背景信息可在[1，2]中找到，最近對(duì)于這個(gè)方面的理解取得了新的發(fā)展，特別是90年代中期完成的對(duì)全面的Cardington火災(zāi)試驗(yàn)的觀察和分析。但對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的應(yīng)用注意力不夠，主要是由于目前不銹鋼在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用相對(duì)有限，然而不銹鋼在結(jié)構(gòu)及建筑方面的應(yīng)用正在有所增長(zhǎng)，一部分是由于這種材料有吸引力的外觀，較高的耐腐蝕性能，維護(hù)方便，低的生命周期成本和耐火性，同時(shí)擁有改進(jìn)了的更廣泛的設(shè)計(jì)指導(dǎo)以及提高了的產(chǎn)品可用性。剛度減小因素被定義為高溫初始，由室溫下初始切線模量標(biāo)準(zhǔn)化，其他的熱力學(xué)性能，包括那些影響溫度變化的因數(shù)都在[9]中討論，值得一提的是在指定的最底室溫下，常見的奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度通常介于210到240之間，而楊氏模量為200000。對(duì)于結(jié)構(gòu)不銹鋼設(shè)計(jì)，這個(gè)概念包括在構(gòu)件彎曲中，盡管不是局部的平面彎曲。關(guān)于不銹鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在火中的反應(yīng)的一系列試驗(yàn)研究已經(jīng)實(shí)行，本節(jié)總結(jié)了所有這些測(cè)試的結(jié)果，隨后用來(lái)與現(xiàn)存的設(shè)計(jì)方法做比較，并用以修正設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)于共23個(gè)奧氏體不銹鋼柱，6個(gè)殘柱，6個(gè)不銹鋼深梁的燃燒試驗(yàn)結(jié)果已公布，表格1－3提供了這些測(cè)試的摘要。表格1中標(biāo)記“a”或“b”的已詳細(xì)報(bào)告，并用來(lái)證實(shí)數(shù)值模型。在表格1中描述的23個(gè)鋼柱彎曲測(cè)試中，4個(gè)有固定的邊界條件，其余的為pinended。表格2中的6個(gè)短柱試驗(yàn)中都是矩形空心截面，表格3中的6個(gè)梁試驗(yàn)包括1個(gè)矩形空心截面，3個(gè)Ｉ截面和2個(gè)tophat截面。沒有關(guān)于不受約束的不銹鋼梁的防火測(cè)試。 概況數(shù)值模型研究是為了更好的了解不銹鋼部件在火中的屈曲反應(yīng)及研究關(guān)鍵參數(shù)的影響。分析模擬了12個(gè)鋼柱的屈曲火災(zāi)試驗(yàn)（如圖1所示）隨后做的靈敏性研究是為了弄清局部和整體初始幾何缺陷的影響以及冷作條件下角部材料的性能。橫截面寬度上網(wǎng)格尺寸為2至10個(gè)單元的模型部有類似的結(jié)果板寬上有5個(gè)單元，網(wǎng)格長(zhǎng)度方向上的尺寸采用最佳比例。 材料模擬材料模擬是有限元模擬中的重要方面之一。在目前的研究中，材料模型是建立在符合測(cè)定的高溫應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的雙線性關(guān)系基礎(chǔ)上的，實(shí)測(cè)的AlaOutinen和Oksanen的應(yīng)力應(yīng)變曲線是相當(dāng)不穩(wěn)定的，尤其在小應(yīng)變下，有些區(qū)域承應(yīng)變?cè)黾佑捕纫采仙?ABAQUS要求材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是根據(jù)真實(shí)應(yīng)力和塑性應(yīng)變對(duì)數(shù)來(lái)定義的，而Eqs.(1)和（2）中，和分別是工程應(yīng)力和工和應(yīng)變，E是楊氏模量所有模的材料熱膨脹系數(shù)取自EN 199312［8］。數(shù)值模擬中若未能加強(qiáng)這些區(qū)域強(qiáng)度，將會(huì)導(dǎo)致承載能力被低估或在現(xiàn)行研究中耐火性被低估。有人提議，%（3）式計(jì)算。（3）式已在現(xiàn)行研究中被用來(lái)預(yù)測(cè)pressbacked截面的角部性能。（4）式此處用來(lái)估算角部材料的極限強(qiáng)度u,c。強(qiáng)度增強(qiáng)最多可保持到800℃，超過(guò)它后就消失了，因此，角部在高溫下的應(yīng)力應(yīng)變性能是建立在設(shè)定室溫下角部性能和測(cè)定的強(qiáng)度和硬度減小因子基礎(chǔ)上的，除了由于冷作產(chǎn)生的角部強(qiáng)度增加外，延伸出彎曲角的區(qū)域的強(qiáng)度增加程度也是很重要的。目前的研究中，模型靈敏性研究建立在4個(gè)SCI柱試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，%屈服強(qiáng)度的測(cè)量值和角部材料強(qiáng)度的計(jì)算值，總結(jié)了靈敏性研究的結(jié)果。結(jié)果大體上是顯示出隨著強(qiáng)度區(qū)域的增大，對(duì)于測(cè)試行為的預(yù)測(cè)值有顯著提高，對(duì)耐火能力的高估是由于測(cè)試樣本的不佳表現(xiàn)，而不是模型缺陷。然而，表格4中的比較顯示不考慮角部強(qiáng)度增強(qiáng)將會(huì)導(dǎo)致它的耐火能力降低大約5％～10％。然而，［20，24］研究得出結(jié)論，結(jié)果材料特性是建立券剪下來(lái)的橫截面。在一項(xiàng)由Gardner和Nethercot做的研究報(bào)告中，估算了不銹鋼殘柱模型對(duì)表層殘余應(yīng)力的敏感性。結(jié)果顯示殘余應(yīng)力引起殘柱硬度的下降，但是對(duì)它們的整體變化或最終承載能力無(wú)太大影響。所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件包含幾何缺陷，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)行為產(chǎn)生重要的影響。比較顯示整體缺陷幅度為L(zhǎng)/2000的有限元模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果最為吻合。在整體缺陷敏感性研究中，僅僅在彎曲角部分強(qiáng)度增強(qiáng)，比較顯示，對(duì)于室溫下柱體彎曲整體缺陷為L(zhǎng)/2000的，與高溫下試驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性。局部缺陷也包括在模型中，為了確保局部平面彎曲不受抑制。 （5）%屈服強(qiáng)度，cr是彈性臨界平面彎曲應(yīng)力，是材料厚度。4個(gè)柱體，RHS1501006，RHS150756，RHS100756和RHS2001506，由一層從末端延伸至距每根柱末端200的礦物纖維保護(hù)，3長(zhǎng)暴露在外，如圖所示。每一步是在熱量?jī)H施加于裸露部分情況下進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析，熱量傳遞至保護(hù)端熱傳導(dǎo)分析結(jié)果收等溫非線性分析來(lái)決定高溫下柱體反應(yīng)，勢(shì)力學(xué)性能如EN 199112［2］和EN 199312［8］所言。（大約平均4％）研究中采用開端保護(hù)的柱體有固定的邊界條件；這樣的柱體可以從末端保護(hù)中獲取更多的好處。表7給出了試驗(yàn)和有限元模擬結(jié)果的比較。有限元模擬低估測(cè)試樣品的耐火能力趨勢(shì)，也許主要是由于恒溫假設(shè)，此溫度在測(cè)試樣品表面上測(cè)得（即上限）。從有限元模擬與實(shí)測(cè)的結(jié)果比較中，可得有限元模型能夠再現(xiàn)出不銹鋼柱在火中的反應(yīng)。參數(shù)研究基于對(duì)RHS150756截面的測(cè)試，采用了測(cè)定的材料性能。橫截面變化量是考慮了一系列橫截面厚度而得到的。詳見圖6，結(jié)果顯示了所有的13級(jí)截面行為相似，大體上遵循Eurocode3設(shè)計(jì)曲線。原因有兩方面。其次，EN %屈服應(yīng)力一致的強(qiáng)度減小因子，而13等級(jí)截面采用稍高的應(yīng)變極限使用了。構(gòu)件截面變化是通過(guò)考慮一系列柱長(zhǎng)而得，表7顯示了研究結(jié)果。由于截面粗的柱體主要受強(qiáng)度衰減的控制，而截面細(xì)的柱體主要受材料硬度及其衰減的控制，而強(qiáng)度和硬度并不隨溫度認(rèn)同一速率衰減，因此柱體的臨界溫度是取決于截面粗細(xì)的。數(shù)值再現(xiàn)了12個(gè)柱體彎曲測(cè)試的結(jié)果并進(jìn)行了一系列靈敏性和參數(shù)研究，是為了弄清關(guān)鍵的獨(dú)立參數(shù)所產(chǎn)生的影響。對(duì)幾何缺陷和殘余應(yīng)力的敏感度較低。臨界溫度值依賴于截面粗細(xì)（在一給定的負(fù)荷比下）。下文中，對(duì)不銹鋼耐火測(cè)試結(jié)果和現(xiàn)行的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了比較，以試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，再加上數(shù)值研究中的發(fā)現(xiàn)以及對(duì)結(jié)構(gòu)部件彎曲行為的考慮。4． 與現(xiàn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的比較本部分?jǐn)⑹隽藴y(cè)試結(jié)果與現(xiàn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的比較情況。以便進(jìn)行直接的比較，由Eurocode3設(shè)計(jì)準(zhǔn)則計(jì)算出的耐火力與［12］中給出的稍有不同，這是由于新的有效的寬度公式及測(cè)定的強(qiáng)度值的使用，最終強(qiáng)度用來(lái)確定2％應(yīng)變下的強(qiáng)度減小因子。 （12）盡管這時(shí)作者來(lái)說(shuō)有些不一致，Annex E of EN199312［2005］指出，4級(jí)截面室溫下有效的截面性能應(yīng)該確定，彎曲應(yīng)力應(yīng)該在室溫截面性能的基礎(chǔ)上隨之確定。圖8給出了=300和500時(shí)Eurocode3曲線與可得的試驗(yàn)結(jié)果的比較。表格9給出了殘柱試驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)的臨界載荷的比較。 （13）， 盡管Euro Inox/SCI設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)的定義不同，橫截面的分類方法卻沒有改變，因此預(yù)定抗彎力相同。表8和9分別了測(cè)試結(jié)果與預(yù)測(cè)的柱體抗彎力及短柱抗力的數(shù)值比較，得到了與EN 199312相同的結(jié)果。首先，它提議高溫下橫截面分類法應(yīng)該遵循Euro Inox/SCI設(shè)計(jì)手冊(cè)中的方法。圖9比較了CTICM/CSM彎曲曲線與測(cè)試結(jié)果比圖顯示了對(duì)于粗構(gòu)件。表9是短柱測(cè)試的結(jié)果，CTICM/。 梁 199312（2005）中，在給定均勻溫度對(duì)可由式確定而3，4級(jí)截面梁的分別由（16）式和（17）式確定。梁截面彎曲力矩在非均勻溫度下的大小由（18）式確定。對(duì)于一未受保護(hù)的梁，三邊裸露于火中，第四邊支撐一塊混凝土板，=。此處不考慮不銹鋼梁在火中的橫向彎扭，由于試驗(yàn)的均為固定梁。Euro Inox/SCI設(shè)計(jì)手冊(cè)在高溫設(shè)計(jì)時(shí)采用室溫截面分類方法，其它的遵循Eurocode方法。表10給出了每個(gè)梁測(cè)試中，設(shè)計(jì)彎曲力矩和測(cè)試中施加的彎矩的比較，不銹鋼的設(shè)計(jì)彎曲力矩是根據(jù)EN 199312和Euro Inox/SCI設(shè)計(jì)手冊(cè)確定的，在比較中，采用測(cè)定的幾何和材料性能，所有的局部因數(shù)視作是一致的。不銹鋼柱、梁的所有測(cè)試結(jié)果都已和現(xiàn)行的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則作