H型截面鋼框架抗火性能的試驗研究及非線性有限元分析.pdf

1、本文利用自行研制的火災(zāi)試驗爐，對H型截面鋼梁、鋼柱、鋼節(jié)點、鋼框架進行了抗火性能的足尺試驗研究。 H型截面鋼梁抗火性能的試驗研究中對14根鋼梁進行三面受火試驗，考慮邊界條件、跨度和所受荷載大小三個影響因素。通過試驗得出了鋼梁的溫度場分布、變形、軸向約束力和連接彎矩的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：H型截面鋼梁在火災(zāi)作用下發(fā)生了局部屈曲和彎扭屈曲現(xiàn)象；邊界條件對H型截面鋼梁的抗火性能有明顯影響；半剛性連接和柔性連接鋼梁進入大變形階段后，軸

2、向約束壓力變?yōu)檩S向約束拉力，軸向拉力有阻止鋼梁自身進一步變形的作用，即發(fā)生了懸鏈線作用。 H型截面鋼柱抗火性能的試驗研究中對10根鋼柱進行四面受火試驗，考慮邊界條件、所受外加荷載大小、是否受到軸向約束和是否偏心受壓四個影響因素。通過試驗得出了鋼柱的側(cè)向變形、軸向變形和軸向約束力的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：火災(zāi)下，鋼柱發(fā)生彎扭失穩(wěn)破壞；鋼柱所受的外加荷載越大極限溫度越低；邊界條件對鋼柱抗火性能有一定影響；限制軸向變形的鋼柱極限溫度降

3、低；二次受火鋼柱的極限溫度有明顯的降低；在火災(zāi)下，對不限制軸向變形鋼柱，軸向變形明顯的分為膨脹階段和收縮階段，收縮階段很短，一旦進入收縮階段，鋼柱很快發(fā)生破壞。 H型截面鋼框架節(jié)點抗火性能的試驗研究中對7個中節(jié)點、8個邊節(jié)點進行受火試驗，考慮了節(jié)點形式、是否帶加勁肋和端板連接節(jié)點的端板厚度三個影響因素。通過試驗得出了鋼節(jié)點轉(zhuǎn)角變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：火災(zāi)下，節(jié)點破壞的方式和節(jié)點的位置、節(jié)點的連接方式、是否帶加勁肋有關(guān)；加勁肋的存

4、在提高了端板連接節(jié)點的極限溫度。 鋼框架抗火性能的試驗研究中對4榀單層單跨鋼框架和6榀雙層雙跨鋼框架進行受火試驗，考慮鋼梁和鋼筋混凝土板之間不同的構(gòu)造形式和不同受火工況兩個影響因素。通過試驗得出了鋼框架的溫度場分布和變形的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：火災(zāi)下，梁柱全部受火的單層單跨鋼框架(節(jié)點受到保護)破壞方式為鋼柱壓屈破壞，破壞位置在受到保護的鋼節(jié)點下部的鋼柱上；雙層雙跨鋼框架受火跨變形對未受火跨變形沒有明顯影響。 理論分析