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(gè)構(gòu)件的“處方式”和簡(jiǎn)單性能化結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)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(shí)的火災(zāi)行為。基于整體結(jié)構(gòu)火災(zāi)行為的性能化抗火設(shè)計(jì)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?；馂?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(fù)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(jìn)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(duì)常用的鋼框架柔性剪力板連接的火災(zāi)魯棒性進(jìn)行了研究,并建立了其組件模型。主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)介紹了柔性剪力板連接在火災(zāi)下的魯棒性試驗(yàn),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(duì)連接承載力隨溫度的折減規(guī)律進(jìn)行了分析,并對(duì)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(jì)方法進(jìn)行了評(píng)估。
　　 (2)提出了建立火災(zāi)下柔性剪力板連接三維實(shí)體非線性有限元模型的方法,詳細(xì)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(jìn)行了網(wǎng)格收斂分析,初步驗(yàn)證了有限元建模方法的正確性。
　　 (3)對(duì)連接火災(zāi)魯

4、棒性的試驗(yàn)進(jìn)行了有限元分析,通過和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了有限元建模方法的準(zhǔn)確性。此外,有限元分析還獲得了試驗(yàn)難以測(cè)量的連接應(yīng)力分布、接觸力等結(jié)果,并據(jù)此對(duì)連接的失效機(jī)理和連接中各螺栓的受力進(jìn)行了分析。
　　 (4)對(duì)不考慮摩擦?xí)r影響螺栓孔承壓組件和螺栓受剪組件力學(xué)性能的各參數(shù)進(jìn)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(jì)算方法,并分別建立了兩個(gè)組件的受力-變

5、形模型。
　　 (5)對(duì)考慮摩擦?xí)r梁腹板螺栓孔承壓組件的摩擦力進(jìn)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(duì)搭接連接組件模型進(jìn)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(duì)連接火災(zāi)魯棒性試驗(yàn)進(jìn)行了模擬,驗(yàn)證了連接組件模型的準(zhǔn)確性及計(jì)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