H型截面鋼框架抗火性能的試驗(yàn)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(yàn)爐，對(duì)H型截面鋼梁、鋼柱、鋼節(jié)點(diǎn)、鋼框架進(jìn)行了抗火性能的足尺試驗(yàn)研究。 H型截面鋼梁抗火性能的試驗(yàn)研究中對(duì)14根鋼梁進(jìn)行三面受火試驗(yàn)，考慮邊界條件、跨度和所受荷載大小三個(gè)影響因素。通過(guò)試驗(yàn)得出了鋼梁的溫度場(chǎng)分布、變形、軸向約束力和連接彎矩的變化規(guī)律。試驗(yàn)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(duì)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(jìn)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(jìn)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(yàn)研究中對(duì)10根鋼柱進(jìn)行四面受火試驗(yàn)，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(gè)影響因素。通過(guò)試驗(yàn)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(yàn)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(duì)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(duì)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(jìn)入收縮階段，鋼柱很快發(fā)生破壞。 H型截面鋼框架節(jié)點(diǎn)抗火性能的試驗(yàn)研究中對(duì)7個(gè)中節(jié)點(diǎn)、8個(gè)邊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受火試驗(yàn)，考慮了節(jié)點(diǎn)形式、是否帶加勁肋和端板連接節(jié)點(diǎn)的端板厚度三個(gè)影響因素。通過(guò)試驗(yàn)得出了鋼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：火災(zāi)下，節(jié)點(diǎn)破壞的方式和節(jié)點(diǎn)的位置、節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的極限溫度。 鋼框架抗火性能的試驗(yàn)研究中對(duì)4榀單層單跨鋼框架和6榀雙層雙跨鋼框架進(jìn)行受火試驗(yàn)，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(gè)影響因素。通過(guò)試驗(yàn)得出了鋼框架的溫度場(chǎng)分布和變形的變化規(guī)律。試驗(yàn)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(diǎn)受到保護(hù))破壞方式為鋼柱壓屈破壞，破壞位置在受到保護(hù)的鋼節(jié)點(diǎn)下部的鋼柱上；雙層雙跨鋼框架受火跨變形對(duì)未受火跨變形沒(méi)有明顯影響。 理論分析