【摘要】：鋼管結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑當(dāng)中應(yīng)用廣泛，鋼管節(jié)點作為鋼管結(jié)構(gòu)中重要組成部分是設(shè)計和研究的重點。與其他形式的節(jié)點相比相貫管節(jié)點具有無需附加構(gòu)件，傳力路徑簡單、外形美觀等優(yōu)點。學(xué)者們對常溫下相貫管節(jié)點的力學(xué)性能進(jìn)行了多方面的研究。鋼材的力學(xué)性能好但抗火性能差，高溫下強(qiáng)度和彈性模量會大幅度下降�；馂�(zāi)是鋼管結(jié)構(gòu)的重要安全隱患，但是目前對鋼管結(jié)構(gòu)的抗火性能研究較少。本文采用試驗測試和有限元分析相結(jié)合的方法對T型及環(huán)口板加固T型焊接相貫圓鋼管節(jié)點的抗火性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下： 首先對T型和環(huán)口板加固T型焊接相貫圓鋼管節(jié)點進(jìn)行了抗火性能試驗。試驗設(shè)計的兩個試件除了環(huán)口板，幾何尺寸和材料都一樣。試驗采用恒載升溫的加載制度，得到了試件的升溫曲線，變形曲線，破壞模式以及主管端部的應(yīng)變曲線。通過試驗數(shù)據(jù)的整理，對T型和環(huán)口板加固T型焊接相貫圓鋼管節(jié)點的抗火性能進(jìn)行了對比和分析。隨后采用有限元軟件ABAQUS對抗火試驗進(jìn)行了模擬。模型選用實體單元，采用間接熱力耦合的熱分析方法。有限元分析結(jié)果和試驗結(jié)果的對比表明用ABAQUS進(jìn)行相貫節(jié)點的抗火性能分析是可行的。 然后用驗證過的ABAQUS模型對未加固T型相貫圓鋼管節(jié)點幾何參數(shù)（D、α、β、τ、γ）、熱學(xué)參數(shù)（對流系數(shù)h，輻射系數(shù)ε）以及荷載比n（臨界溫度和耐火極限）進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)分析。通過參數(shù)分析確定了T型相貫節(jié)點臨界溫度和耐火極限參數(shù)方程的形式。然后基于大量有限元結(jié)果，利用多元非線性擬合軟件Datafit進(jìn)行了擬合分析，得到了T型相貫節(jié)點臨界溫度和耐火極限的參數(shù)方程。經(jīng)檢驗方程是有效的，，方程計算結(jié)果與本文及其他學(xué)者的試驗結(jié)果吻合良好。 最后采用有限元分析法研究了環(huán)口板加固T型相貫圓鋼管節(jié)點幾何參數(shù)β、τ、γ、τc和ξ對節(jié)點抗火性能的影響，并與未加固T節(jié)點的抗火性能做了對比。
[Abstract]:Steel pipe structure is widely used in modern buildings. As an important part of steel pipe structure, steel pipe joint is the key point of design and research. Compared with other types of joints, intersecting tubular joints have the advantages of no additional components, simple force transfer path and beautiful appearance. The mechanical properties of intersecting tubular joints at room temperature have been studied in many aspects. The mechanical property of steel is good, but the fire resistance is poor, the strength and elastic modulus will decrease greatly at high temperature. Fire is an important hidden danger of steel pipe structure, but the fire resistance of steel tube structure is less studied at present. In this paper, the fire resistance of T-type welded circular steel pipe joints strengthened with T-shaped and annular plates is studied systematically by means of the combination of test and finite element analysis. The main contents are as follows: first, the fire resistance test of T-type welded circular steel pipe joints strengthened with T-type and annular plate is carried out. The two specimens designed are of the same geometric size and material except the annular plate. The temperature rise curve, deformation curve, failure mode and strain curve of the top end of the specimen were obtained by using the loading system of dead load. Based on the experimental data, the fire resistance of T-type welded circular steel pipe joints strengthened with annular plates is compared and analyzed. Then the finite element software ABAQUS was used to simulate the fire resistance test. The model adopts solid element and indirect thermal coupling thermal analysis method. The comparison of finite element analysis and test results shows that it is feasible to use ABAQUS to analyze the fire resistance of intersecting joints. Then the geometric parameters (D, 偽, 尾, 蟿, 緯), thermal parameters (convection coefficient h, radiation coefficient 蔚) and load ratio n (critical temperature and fire resistance limit) of unreinforced T-shaped circular steel pipe joints are analyzed by using the verified ABAQUS model. The form of critical temperature and fire resistance limit parameter equation of T type intersecting node is determined by parameter analysis. Then, based on a large number of finite element results, the parameter equations of critical temperature and fire resistance limit of T-type intersecting joints are obtained by using the multivariate nonlinear fitting software Datafit. It is proved that the equation is effective, and the calculated results are in good agreement with the experimental results of this paper and other scholars. Finally, the effects of geometric parameters 尾, 蟿, 緯, 蟿 c and 尉 on the fire resistance of T-shaped circular steel pipe joints strengthened with annular plates are studied by means of finite element analysis, and compared with those of unstrengthened T-joints.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU392.3

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本文編號：2211654