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H型截面钢框架抗火性能的试验研究及非线性有限元分析

李晓东  
【摘要】:本文利用自行研制的火灾试验炉,对H型截面钢梁、钢柱、钢节点、钢框架进行了抗火性能的足尺试验研究。 H型截面钢梁抗火性能的试验研究中对14根钢梁进行三面受火试验,考虑边界条件、跨度和所受荷载大小三个影响因素。通过试验得出了钢梁的温度场分布、变形、轴向约束力和连接弯矩的变化规律。试验结果表明:H型截面钢梁在火灾作用下发生了局部屈曲和弯扭屈曲现象;边界条件对H型截面钢梁的抗火性能有明显影响;半刚性连接和柔性连接钢梁进入大变形阶段后,轴向约束压力变为轴向约束拉力,轴向拉力有阻止钢梁自身进一步变形的作用,即发生了悬链线作用。 H型截面钢柱抗火性能的试验研究中对10根钢柱进行四面受火试验,考虑边界条件、所受外加荷载大小、是否受到轴向约束和是否偏心受压四个影响因素。通过试验得出了钢柱的侧向变形、轴向变形和轴向约束力的变化规律。试验结果表明:火灾下,钢柱发生弯扭失稳破坏;钢柱所受的外加荷载越大极限温度越低;边界条件对钢柱抗火性能有一定影响;限制轴向变形的钢柱极限温度降低;二次受火钢柱的极限温度有明显的降低;在火灾下,对不限制轴向变形钢柱,轴向变形明显的分为膨胀阶段和收缩阶段,收缩阶段很短,一旦进入收缩阶段,钢柱很快发生破坏。 H型截面钢框架节点抗火性能的试验研究中对7个中节点、8个边节点进行受火试验,考虑了节点形式、是否带加劲肋和端板连接节点的端板厚度三个影响因素。通过试验得出了钢节点转角变化规律。试验结果表明:火灾下,节点破坏的


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