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火灾下相贯焊接钢管节点力学性能和破坏机理研究结题摘要

2022/07/1566 作者:佚名
导读:由一系列钢管节点组成的钢管结构具有轻巧美观、用钢量省、力学性能好、防腐性能好、造型简捷等优点,其在大跨公共建筑、海洋平台和高耸结构中得到了广泛的应用。学者们已经对钢管节点的静力承载力、疲劳性能、动力性能等方面展开了深入研究,然而钢结构的耐火性能并不好,钢材的材性由于温度的升高而显著降低。因此,火灾是钢结构失效的重要隐患,目前对钢管节点的抗火性能研究非常缺乏。本课题首先采用三重塑性绞线原理建立高温下

由一系列钢管节点组成的钢管结构具有轻巧美观、用钢量省、力学性能好、防腐性能好、造型简捷等优点,其在大跨公共建筑、海洋平台和高耸结构中得到了广泛的应用。学者们已经对钢管节点的静力承载力、疲劳性能、动力性能等方面展开了深入研究,然而钢结构的耐火性能并不好,钢材的材性由于温度的升高而显著降低。因此,火灾是钢结构失效的重要隐患,目前对钢管节点的抗火性能研究非常缺乏。本课题首先采用三重塑性绞线原理建立高温下钢管节点承载力模型。通过数学方法建立塑性铰线方程,推导空间屈服线平面投影切向量与空间切向量的夹角,各微刚块绕屈服线的相对转角以及相邻微刚块绕中间屈服线的转角。通过建立高温下的虚功方程,借助数值分析方法,得到高温下钢管节点的极限承载力。其次,开展了一系列相贯圆钢管节点抗火试验。得到了钢管节点试件在火灾下的升温曲线、变形曲线和破坏模式;同时开展了火灾后钢管节点静力强度试验测试,对比了管节点在经历火灾前后的荷载-位移曲线和破坏模式。接着,采用有限元软件ABAQUS中的热力耦合分析模块与子程序二次开发,综合考虑钢材在常温、升温、降温、火灾后的本构关系,构建了可以模拟各类钢管节点火灾全过程力学性能的有限元模型,并利用试验数据,通过对比升温曲线、变形曲线和破坏模式验证了有限元方法的正确性。进而,深入研究了几何参数、热学参数、材料参数与荷载比对相贯圆钢管节点临界温度和耐火极限以及火灾后静力承载能力的影响,探讨了不同的破坏标志准则对钢管节点临界温度和耐火极限以及火灾后极限强度的影响。最后,基于试验测试与有限元模型推导了相贯圆钢管节点临界温度的计算方程,建立了钢管节点火灾后承载力性能评估方法与计算模型,为钢管节点的抗火设计提供参考方法,方便工程实际。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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