【摘要】：火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)建筑物的大部分構(gòu)件并未完全失效,可以通過結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固恢復(fù)其使用功能。然而,這首先需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的損傷特征進(jìn)行殘余承載力預(yù)估。因此開展火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)損傷特征及殘余承載力預(yù)計研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。端板式節(jié)點(diǎn)作為一種經(jīng)典的半剛性節(jié)點(diǎn)形式,在國內(nèi)外建筑中得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者采用試驗(yàn)手段和數(shù)值模擬手段對不同影響因素下端板式節(jié)點(diǎn)的火災(zāi)響應(yīng)特征和損傷特征進(jìn)行了研究,但是目前仍處于定性分析階段,缺少明確的宏觀損傷指標(biāo)定義。而對節(jié)點(diǎn)殘余承載力的研究,大都集中于常溫下端板式節(jié)點(diǎn)的殘余承載力研究。因此,開展端板式鋼節(jié)點(diǎn)的損傷特征和殘余承載力的研究具有重要的理論意義。具體而言,本文完成的主要工作和研究結(jié)果包括:(1)采用有限元計算軟件ABAQUS 6.13建立了包含混凝土樓板的端板式節(jié)點(diǎn)模型,按照標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線進(jìn)行熱分析,得到火災(zāi)下節(jié)點(diǎn)的溫度場分布,與現(xiàn)行通用的節(jié)點(diǎn)域升溫分區(qū)方式進(jìn)行比較,吻合較好,說明可以通過該溫度分區(qū)進(jìn)行有限元分析。建立與王永昌試驗(yàn)尺寸相同的熱-結(jié)構(gòu)分析模型,并通過節(jié)點(diǎn)域失效方式和梁跨中撓度-溫度曲線驗(yàn)證了建模方式的正確性。(2)按照(1)中的建模方法建立本文的分析模型,分析了柱約束剛度、端板厚度、荷載比、預(yù)緊力以及損傷指標(biāo)對節(jié)點(diǎn)火災(zāi)響應(yīng)特征的影響。研究發(fā)現(xiàn),柱約束剛度對節(jié)點(diǎn)耐火極限溫度、鋼梁跨中撓度發(fā)展、鋼梁跨中和梁端的彎矩以及節(jié)點(diǎn)域應(yīng)力變形分布有較大影響;端板加厚可以提高節(jié)點(diǎn)的耐火極限溫度,但對內(nèi)力發(fā)展和節(jié)點(diǎn)域變形發(fā)展影響不大;荷載比的升高將顯著削弱節(jié)點(diǎn)的耐火能力;預(yù)緊力P的變化對節(jié)點(diǎn)火災(zāi)響應(yīng)影響不大;設(shè)置延性損傷后,節(jié)點(diǎn)域的破壞由螺栓拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)槁菟〝嗔选?3)在對響應(yīng)特征規(guī)律總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上分析了節(jié)點(diǎn)的失效機(jī)理。火災(zāi)高溫下節(jié)點(diǎn)的失效是懸鏈線效應(yīng)階段鋼梁拉力與彎矩共同作用的結(jié)果,通常表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)域端板的屈曲和螺栓的斷裂。柱約束剛度和荷載比的大小對節(jié)點(diǎn)失效發(fā)展過程中的內(nèi)力演化影響較大。(4)結(jié)合節(jié)點(diǎn)的火災(zāi)響應(yīng)特征和失效機(jī)理可知,高溫下節(jié)點(diǎn)的宏觀損傷發(fā)展可以用節(jié)點(diǎn)域T型區(qū)的變形來表示,因此本文以1st T-stub的變形為損傷變量,定義損傷指標(biāo)為1st T-stub區(qū)溫度T時位移減去屈服位移與失效變形減去屈服位移值的比值。(5)采用組元法修正了EC3規(guī)定的常溫下節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角理論模型,將理論計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果得到的曲線進(jìn)行對比,驗(yàn)證擬合良好。根據(jù)已有的高溫下端板式節(jié)點(diǎn)的承載力計算公式進(jìn)行了理論計算,驗(yàn)證合理的情況下,將本文得到的損傷指標(biāo)帶入,以節(jié)點(diǎn)的殘余容許轉(zhuǎn)角作為節(jié)點(diǎn)的殘余承載力表征,得到考慮損傷的高溫下節(jié)點(diǎn)殘余承載力公式。與不考慮損傷、考慮EC3規(guī)定和隨溫度變化的延性損傷的有限元計算結(jié)果以及不考慮損傷的理論計算結(jié)果曲線進(jìn)行對比,驗(yàn)證了模型的合理性與正確性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU391;TU352.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2428090