钢结构中节点火灾行为的试验研究及有限元分析

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本文主要进行了H型钢中节点火灾行为的试验研究,并用大型通用软件ANSYS7.0进行了理论分析。二者的结果对比表明,对该问题的研究采用试验方法和理论分析方法均是有效可行的。 火灾试验采用恒载升温的模式,让节点单独受火。试验考虑节点连接不同的影响,共进行7个节点的火灾试验。主要对节点的温度-转角关系、破坏模式和变形情况进行了研究。试验表明:在火灾情况下,半刚性端板节点具有较好的延性,这主要依靠端板的弯曲变形来实现;柱腹板加劲肋布置情况是决定节点破坏模式、节点延性和转动刚度的主要因素之一,柱腹板增设加劲肋可以大幅提高节点的抗火极限温度和转动刚度;焊接质量也是影响节点破坏模式和节点延性的主要因素,是防止节点脆性破坏的首要保证,提高焊接质量可以显著减小节点转角,增大节点的转动刚度,提高节点的抗火极限温度;局部稳定性是影响火灾下节点破坏模式的重要因素,处理得当时,能明显提高节点的抗火极限温度。 理论分析采用三维实体单元,考虑材料非线性和状态非线性的影响,用有限元软件ANSYS7.0对半刚性连接和刚性连接的抗火性能进行了理论分析,得到的结论和试验基本一致。 最后,根据结构试验和有限元分析的结果,对钢结构节点的抗火设计和施工提出了建议,为今后钢结构火灾行为研究提供了依据。
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