墊板加強T型管節(jié)點火災后靜力強度和滯回性能研究.pdf

1、鋼材由于其強度高、自重輕、整體剛性好以及變形能力強的特點被廣泛應用于大跨度、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構抗火成為設計與研究中的重點。一般根據火災作用時溫度的變化規(guī)律可以將火災作用周期分為火災前的常溫階段、火災中的升溫階段、火災減弱時的降溫階段以及火災撲滅后的常溫階段。目前的關于抗火的研究多著眼于火災升溫階段結構的破壞，但實際上現(xiàn)有的城市消防系統(tǒng)完全可能在建筑火災發(fā)生時短時間內將火災撲滅，而對于這些成功從

2、火災中“搶救”過來的鋼結構建筑，其安全性卻由于相關研究的匱乏而無法輕易判定。因此，對火災后鋼結構力學性能的研究顯得尤為重要。
　　本文擬對墊板加強 T型鋼管節(jié)點的火災后靜力承載力與滯回性能進行了試驗和有限元研究。首先，設計了4個幾何尺寸完全相同的墊板加強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)點常溫下和火災后的靜力強度；另外2個試件用于測試該類節(jié)點在常溫狀態(tài)下和經歷火災后的滯回性能。在靜力強度試驗中，先后記錄了節(jié)點常溫下與

3、火災后的荷載-位移曲線并對其進行對比。試驗結果表明：該類節(jié)點經歷最高溫度為500 oC的火災后，剛度與強度退化并不明顯。在滯回試驗中，對比了節(jié)點火災前后的裂紋擴展情況、滯回曲線、能量耗散系數(shù)、延性系數(shù)及破壞模式。試驗結果表明：經歷最高溫度為500 oC的火災后，節(jié)點的裂紋拓展更快，滯回曲線包絡面積減小，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、降溫及火災后的本構關系和

4、墊板-主管接觸對的定義，構建了可以模擬墊板加強 T型管節(jié)點火災全過程力學性能的有限元模型，并先后利用靜力強度試驗、滯回性能試驗和已有其他學者的試驗結果來驗證有限元模型的正確性。通過對比數(shù)值模擬與試驗結果的荷載-位移曲線、靜力強度、耗能系數(shù)與節(jié)點失效模式，發(fā)現(xiàn)有限元模型結果與試驗結果吻合較好，說明本文提出的有限元模型能夠較為準確的預測該類節(jié)點在火災下的力學性能。
　　最后，基于已驗證的有限元模型對該類節(jié)點的火災后靜力強度與滯回性能進