柔性剪力板連接火災(zāi)下的魯棒性及其組件模型研究.pdf

1、傳統(tǒng)的基于單個構(gòu)件的“處方式”和簡單性能化結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計方法,不能反映構(gòu)件間的相互作用,因而不能反映整體結(jié)構(gòu)真實的火災(zāi)行為?；谡w結(jié)構(gòu)火災(zāi)行為的性能化抗火設(shè)計方法越來越受到人們的重視。連接是鋼框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。火災(zāi)中連接不僅受剪力和彎矩,還受到軸力的作用,連接在這些作用下的剛度影響著結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,而連接良好的承載能力和延性又是防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的重要因素。已有的火災(zāi)下連接性能的研究集中于半剛性連接的彎矩-轉(zhuǎn)角-溫度關(guān)系,不能描述連

2、接在復雜受力狀態(tài)下的行為。因此,建立能夠描述連接在常溫和高溫下,在剪力、彎矩和軸力共同作用下的剛度、承載能力和延性的模型,是進行整體結(jié)構(gòu)火災(zāi)行為分析、提高連接和結(jié)構(gòu)魯棒性的基礎(chǔ)。
　　 本文對常用的鋼框架柔性剪力板連接的火災(zāi)魯棒性進行了研究,并建立了其組件模型。主要工作包括以下幾個方面：
　　 (1)介紹了柔性剪力板連接在火災(zāi)下的魯棒性試驗,獲得了連接在常溫和高溫下,在剪力、軸力和彎矩共同作用下的承載力、延性、受力-變形

3、關(guān)系等數(shù)據(jù)以及連接的失效模式,對連接承載力隨溫度的折減規(guī)律進行了分析,并對BS5950-1:2000和EN1993-1-8:2005控制柔性剪力板連接失效模式的設(shè)計方法進行了評估。
　　 (2)提出了建立火災(zāi)下柔性剪力板連接三維實體非線性有限元模型的方法,詳細討論了分析類型和求解策略的選擇、材料高溫性能的定義、單元類型的選擇以及接觸的定義,并進行了網(wǎng)格收斂分析,初步驗證了有限元建模方法的正確性。
　　 (3)對連接火災(zāi)魯

4、棒性的試驗進行了有限元分析,通過和試驗結(jié)果的對比,進一步驗證了有限元建模方法的準確性。此外,有限元分析還獲得了試驗難以測量的連接應(yīng)力分布、接觸力等結(jié)果,并據(jù)此對連接的失效機理和連接中各螺栓的受力進行了分析。
　　 (4)對不考慮摩擦時影響螺栓孔承壓組件和螺栓受剪組件力學性能的各參數(shù)進行了有限元分析,提出了常溫及高溫下螺栓孔承壓組件的極限承載力、初始剛度和螺栓受剪組件的極限承載力、剪切剛度的計算方法,并分別建立了兩個組件的受力-變

5、形模型。
　　 (5)對考慮摩擦時梁腹板螺栓孔承壓組件的摩擦力進行了有限元分析,提出了摩擦力和組件受力之間的關(guān)系,并據(jù)此對搭接連接組件模型進行了等效,最終建立了柔性剪力板連接的組件模型。
　　 (6)利用已建立的柔性剪力板連接組件模型對連接火災(zāi)魯棒性試驗進行了模擬,驗證了連接組件模型的準確性及計算的高效性。
　　 (7)探討了柔性剪力板連接組件模型在提高連接和結(jié)構(gòu)火災(zāi)魯棒性方面的應(yīng)用,提出了控制連接在常溫及高溫下