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文檔簡介
1、鋼材由于其強(qiáng)度高、自重輕、整體剛性好以及變形能力強(qiáng)的特點被廣泛應(yīng)用于大跨度、超高、超重型的建筑物,然而鋼材自身耐火性能不足的劣勢使得鋼結(jié)構(gòu)抗火成為設(shè)計與研究中的重點。一般根據(jù)火災(zāi)作用時溫度的變化規(guī)律可以將火災(zāi)作用周期分為火災(zāi)前的常溫階段、火災(zāi)中的升溫階段、火災(zāi)減弱時的降溫階段以及火災(zāi)撲滅后的常溫階段。目前的關(guān)于抗火的研究多著眼于火災(zāi)升溫階段結(jié)構(gòu)的破壞,但實際上現(xiàn)有的城市消防系統(tǒng)完全可能在建筑火災(zāi)發(fā)生時短時間內(nèi)將火災(zāi)撲滅,而對于這些成功從
2、火災(zāi)中“搶救”過來的鋼結(jié)構(gòu)建筑,其安全性卻由于相關(guān)研究的匱乏而無法輕易判定。因此,對火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究顯得尤為重要。
本文擬對墊板加強(qiáng) T型鋼管節(jié)點的火災(zāi)后靜力承載力與滯回性能進(jìn)行了試驗和有限元研究。首先,設(shè)計了4個幾何尺寸完全相同的墊板加強(qiáng)T型圓管節(jié)點足尺試件。其中2個試件用于測試該類節(jié)點常溫下和火災(zāi)后的靜力強(qiáng)度;另外2個試件用于測試該類節(jié)點在常溫狀態(tài)下和經(jīng)歷火災(zāi)后的滯回性能。在靜力強(qiáng)度試驗中,先后記錄了節(jié)點常溫下與
3、火災(zāi)后的荷載-位移曲線并對其進(jìn)行對比。試驗結(jié)果表明:該類節(jié)點經(jīng)歷最高溫度為500 oC的火災(zāi)后,剛度與強(qiáng)度退化并不明顯。在滯回試驗中,對比了節(jié)點火災(zāi)前后的裂紋擴(kuò)展情況、滯回曲線、能量耗散系數(shù)、延性系數(shù)及破壞模式。試驗結(jié)果表明:經(jīng)歷最高溫度為500 oC的火災(zāi)后,節(jié)點的裂紋拓展更快,滯回曲線包絡(luò)面積減小,耗能能力降低。
其次,本文采用有限元分析軟件ABAQUS的熱力耦合分析模塊,綜合考慮鋼材在常溫、升溫、降溫及火災(zāi)后的本構(gòu)關(guān)系和
4、墊板-主管接觸對的定義,構(gòu)建了可以模擬墊板加強(qiáng) T型管節(jié)點火災(zāi)全過程力學(xué)性能的有限元模型,并先后利用靜力強(qiáng)度試驗、滯回性能試驗和已有其他學(xué)者的試驗結(jié)果來驗證有限元模型的正確性。通過對比數(shù)值模擬與試驗結(jié)果的荷載-位移曲線、靜力強(qiáng)度、耗能系數(shù)與節(jié)點失效模式,發(fā)現(xiàn)有限元模型結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好,說明本文提出的有限元模型能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測該類節(jié)點在火災(zāi)下的力學(xué)性能。
最后,基于已驗證的有限元模型對該類節(jié)點的火災(zāi)后靜力強(qiáng)度與滯回性能進(jìn)
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