周文明，胡 妍（安徽建筑大学 土木工程学院，安徽合肥 230601）



预应力钢柱火灾下的力学特征有限元分析

周文明，胡 妍
（安徽建筑大学 土木工程学院，安徽合肥 230601）

摘要：利用ANSYS有限元分析软件，对两种不同工况的预应力钢柱在非均匀温度场（火灾）中的受力情况进行分析。通过对构件的温度场和热力耦合分析，得出预应力钢柱在各个时刻的力学特性，并与相同工况下的理论解进行对比，得出其误差在合理范围之内。研究表明：预应力撑杆对钢柱的横向位移的变化起到约束作用；随着温度升高，预应力钢柱的变形也随之加大，钢柱截面愈小预应力钢柱变形愈大。

关键词：预应力钢梁，高温（火灾），预应力损失，变形特性，温度，钢索

0　引　言

随着当今社会的快速发展，预应力钢结构作为一种重要的建筑结构形式适用于大多数钢结构工程中。与传统钢结构相比，预应力的引入不仅能节约钢材，并且可以减少结构的变形。预应力钢结构的基本原理就是根据需要在结构和构件中引入某一数值的应力，用以抵消结构承载时及外荷载引起的应力。预应力的引入不仅能节约10%～40%的钢材，并使得结构的承载力相应提高，变形也随之减少［1］-［2］。

预应力钢结构与其它结构相比虽然有许多优越性，但钢结构本身不耐火，钢的性能在高温下会有很大的改变，其主要原因是钢材的耐火性差。当温度超过300℃时，钢材的屈服强度迅速降低，温度升至400℃后，其屈服强度降低至常温时的一半，温度一旦达到600℃时，钢材基本丧失了强度。……