T形鋼異形柱抗火性能的試驗(yàn)研究.pdf

1、鑒于鋼異形柱的承載能力高、截面小、抗震性能好、建筑美觀等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛，但在火災(zāi)作用下其各項(xiàng)基本力學(xué)性能參數(shù)迅速下降，加之，鋼異形柱是截面不規(guī)則的開口薄壁桿件，在火災(zāi)中受火面積大，與型鋼混凝土異形柱相比，耐火性能差。一旦鋼異形柱結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)，極有可能導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的坍塌，勢(shì)必造成重大損失，因此對(duì)鋼異形柱抗火性能的研究具有重要的意義。
　　本文選取典型的T形鋼異形柱作為研究對(duì)象，通過火災(zāi)試驗(yàn)和ANSYS數(shù)值模擬揭示荷載偏心距以

2、及焊接殘余應(yīng)力對(duì)T形鋼異形柱的影響。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　1.首先進(jìn)行了5根焊接T形鋼異形柱在SIO0834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下的火災(zāi)試驗(yàn)。1根T形鋼異形柱施加軸壓荷載，其余4根分別施加不同偏心距的偏心荷載，然后根據(jù)偏心距的變化，分析其臨界溫度、側(cè)向位移、軸向位移、截面溫度場(chǎng)的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　(1)火災(zāi)試驗(yàn)中，各T形鋼異形柱溫度呈不均勻分布，腹板1溫度最高，翼緣3溫度最低，差值約為50℃。
　　(2)無

3、論偏心距的大小，各T形鋼異形柱的豎向位移隨溫度的變化趨勢(shì)基本一致。
　　(3)無論偏心距的大小，TZ1—TZ5的破壞形式都屬于彎扭失穩(wěn)。
　　(4)在恒定軸向荷載作用下，隨著偏心距的加大，T形鋼異形柱的臨界溫度不斷降低。
　　(5)在恒定軸向荷載作用下，T型鋼異形柱隨彎矩的增加，耐火時(shí)間不斷縮短，但其對(duì)耐火時(shí)間的影響逐漸變小。
　　2.測(cè)量T形鋼異形柱焊接殘余應(yīng)力，分析焊接焊接殘余應(yīng)力在異形柱巾的分布規(guī)律，為本文

4、分析焊接殘余應(yīng)力對(duì)T形鋼異形柱抗火性能的影響提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)資料。
　　3.采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)高溫下的T形鋼異形柱的抗火性能進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，并與第3章火災(zāi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)偏心距的變化，確定T形鋼異形柱的N-M曲線變化規(guī)律。具體結(jié)論如下:
　　(1)在恒定軸向壓力作用下,T形鋼異形柱的臨界溫度隨偏心距的增大而降低，且T形鋼異形柱的軸向壓力越大，偏心距對(duì)臨界溫度的影響越明顯。
　　(2)當(dāng)為同一臨界

5、溫度時(shí)，T形鋼異形柱的軸向壓力隨著彎矩的增大而降低，基本呈線性遞減趨勢(shì)。
　　(3)當(dāng)臨界溫度不同時(shí)，T形鋼異形柱的軸向壓力隨彎矩增大而降低的速率基本相同。
　　4.通過數(shù)值模擬分析殘余應(yīng)力對(duì)T形鋼異形柱抗火性能的影響。具體結(jié)論如下:
　　(1)在相同荷載條件下，有焊接殘余應(yīng)力的異形柱臨界溫度低于無焊接殘余應(yīng)力異形柱的臨界溫度。
　　(2)當(dāng)T形鋼異形柱荷載比率較小時(shí)，相同條件下，有無焊接殘余應(yīng)力的臨界溫度差值為