鋼框架半剛性節(jié)點(diǎn)火災(zāi)下的受力性能研究.pdf

1、火災(zāi)是當(dāng)今世界上嚴(yán)重威脅人類生存和發(fā)展的常發(fā)性災(zāi)害之一。鋼結(jié)構(gòu)有著很多的優(yōu)點(diǎn)，但其不耐火。鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)烈焰下，構(gòu)件溫度迅速上升，當(dāng)鋼材溫度達(dá)到400℃時(shí)，屈服強(qiáng)度降至常溫下的一半；鋼材溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼材基本喪失全部強(qiáng)度和剛度。因此當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)建筑沒有采取防火措施或防火保護(hù)不夠的情況下，一旦發(fā)生火災(zāi)，結(jié)構(gòu)極易遭到破壞甚至垮塌，嚴(yán)重威脅人的生命與財(cái)產(chǎn)安全。 在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，而正確理解和把握連接節(jié)點(diǎn)

2、在火災(zāi)下的受力、變形和剛度特征是保證節(jié)點(diǎn)安全的關(guān)鍵。節(jié)點(diǎn)連接按柱對(duì)梁的約束剛度可分為三類：即鉸接連接、半剛性連接和剛性連接。為簡(jiǎn)化計(jì)算，特別是簡(jiǎn)化對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)計(jì)算，通常假定梁與柱的節(jié)點(diǎn)連接為完全剛性或完全鉸接。而實(shí)際工程中的節(jié)點(diǎn)形式大多數(shù)是半剛性連接，其中外伸式端板連接和短T型鋼連接是兩種典型的半剛性連接形式。因此，如何確定半剛性連接節(jié)點(diǎn)在火災(zāi)下的力學(xué)性能至關(guān)重要，而我國(guó)在這方面的研究還不完善，尚處于起步階段。 本文研究

3、主要針對(duì)兩種典型的半剛性連接節(jié)點(diǎn)即外伸式端板連接和短T型鋼連接節(jié)點(diǎn)在火災(zāi)下的受力特性，進(jìn)行了4個(gè)足尺模型火災(zāi)試驗(yàn)，揭示了其在火災(zāi)下的構(gòu)件溫度分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)與破壞機(jī)理等特性，并開展了相應(yīng)的有限元分析；同時(shí)借鑒半剛性連接節(jié)點(diǎn)在常溫下的極限承載力和初始抗彎剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，在對(duì)節(jié)點(diǎn)材料強(qiáng)度、彈性模量作相應(yīng)的折減后，得到節(jié)點(diǎn)在各溫度點(diǎn)的極限承載力和初始抗彎剛度，并采用冪函數(shù)模型得到節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角-溫度關(guān)系。 試驗(yàn)研究表明，半

4、剛性節(jié)點(diǎn)的承載力取決于各組成部分的相對(duì)剛度。當(dāng)梁、柱的剛度大于連接件的剛度時(shí)，構(gòu)件的破壞表現(xiàn)為連接件的破壞；而連接件的承載力則取決于端板（或短T型鋼翼緣）和螺栓之間的相對(duì)剛度。當(dāng)兩者剛度接近時(shí)，破壞模式為兩者同時(shí)破壞；當(dāng)端板（或短T型鋼翼緣）剛度相對(duì)較小時(shí)，主要是端板（或短T型鋼翼緣）發(fā)生破壞；當(dāng)螺栓剛度相對(duì)較小時(shí)，主要是螺栓拉斷破壞。但在梁上翼緣鋪有混凝土板后，混凝土板提供給梁上翼緣受拉區(qū)附加的剛度，此時(shí)梁下翼緣受壓區(qū)剛度相對(duì)較小，則