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钢筋混凝土框架结构是建筑工程中应用最为广泛的结构形式,节点作为钢筋混凝土框架结构的重要构件,在火灾下的安全性对于保证结构的整体性至关重要。钢筋混凝土框架节点的耐火性能不仅与构件的混凝土强度、配筋率、轴压比、梁上荷载有关,还受构件所处火灾环境影响。由于结构的抗火性能试验费用高、量测难、试验数量有限,本文主要利用热分析及有限元理论借助ANSYS软件对钢筋混凝土框架节点的温度场分布和在高温下的耐火性能进行有限元理论分析。
本文对国内外主要研究成果进行了分析比较。采取IS0834标准温度-时间曲线下的火灾环境。钢筋混凝土框架节点构件模型采用十字形和T形两种形式,梁三面受火,梁顶面不受火,十字形框架节点柱四面受火,T形框架节点柱三面受火。基于通用有限元软件ANSYS,采用SOLID70单元模拟热分析实体模型,在模型受火面创建热表面效应单元SURF152,施加热对流和热辐射荷载,得出框架节点组合件在火灾下的温度场分布并进行了分析总结。经过温度场分析表明:沿框架节点梁、柱横截面温度场分布不均匀,模型表面升温较快,在模型表面,框架节点梁、柱端温度最高,节点核心区次之。
本文采用SOLID65单元模拟钢筋混凝土实体结构,使结构分析中的SOLID65单元与热分析中的SOLID70单元一一对应。对钢筋混凝土框架节点在常温下按照加载模式施加约束和荷载,采用间接热-应力耦合法,利用热分析的温度场求解结果施加热应力。对几种重要的影响参数如混凝土强度、配筋率、轴压比、框架节点梁上荷载、不同受火方式对钢筋混凝土框架节点在火灾下的耐火性能的影响进行了相应的分析比较:不同混凝土强度及钢筋配筋率对框架节点组合件高温极限承载力的影响;不同框架节点梁、柱荷载对节点耐火极限的影响;混凝土强度、轴压比、配筋率、框架梁上荷载、不同受火方式等对框架节点梁端挠度变形的影响。