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信息发布
试验很少有螺栓或连接焊缝发生破坏

2016/10/10
         试验很少有螺栓或连接焊缝发生破坏。在整个升温过程中,由于连接温度低于钢梁温度(在钢梁达到极限状态时,螺栓温度比钢梁温度约低15%20%),试件内力发生重分布,即:梁跨中正弯矩减小而连接处负弯矩增大,因此连接在一定程度上提高了钢梁的抗火能力;当连接处的平均温度达到400e600e时,连接转角开始急速增大;尽管各试件的应力水平不同,但其变形特征与常温试件非常类似,即受拉区钢柱翼缘产生了很大的弯曲变形,而端板和螺栓的变形很小;由于钢材接触面的摩擦系数在高温下变化很小,因此在弯矩作用下受压一侧区域仍能够承受一定的剪力(尽管螺栓可能因滑移而承受剪力)。当作用于连接的实际剪力不大于常温抗剪承载力的50%时,螺栓极限状态仍为单纯的受拉控制,而非拉-剪组合受力。

  理论研究对于绝大多数结构而言,热-结构耦合作用很小,且结构受高温作用产生的变形一般不会导致热边界条件的改变,因此可将热反应与结构反应作为两个独立的过程来分析计算。热分析在给定火灾空气升温条件下构件的温度场计算基于热传导基本方程,常采用有限差分法或有限单元法进行数值求解。对于温度场分布比较简单的构件,在作一些简化假定后,根据集总热容法可求其近似解、建立实用的构件升温计算公式。

  Ac=Kp/tp(32)式中,Ac为修正后的热对流系数,Kp为防火保护材料的导热系数,tp为防火保护材料的厚度。计算表明,有限元计算得到的温度要高于按EC3构件实用升温计算方法计算的温度,Franssen认为导致这一差别的原因主要有两个方面:其一是,邻近构件的温度较高,有部分热量传给连接节点;其二是,连接组件的尺寸和构件不在一个数量级上,构件温度计算方法不完全适用于连接温度的计算。

  结构分析在连接抗火性能有限元计算方面做了较多的研究工作,其有限元模型具体如下:采用8节点壳单元模拟所有的板件,螺栓则采用一维的杆单元模拟,未考虑连接中的接触问题;显然,该模型相对于常温下常用的有限元分析模型而言,是比较粗略的。在组件法分析常温下连接的弯矩-转角的基础上,引入钢材高温材性与温度荷载,将其推广用于分析连接在火灾下的全过程反应计算。则分别针对连接受拉区、受压区在火灾下的受力性能进行了试验研究与理论分析。我国在此方面的研究开展较晚,仅同济大学曾对高温受拉与受剪高强度螺栓连接做过一些理论研究。

 

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