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信息發布
試驗很少有螺栓或連接焊縫發生破壞

2016/10/10
         試驗很少有螺栓或連接焊縫發生破壞。在整個升溫過程中,由于連接溫度低于鋼梁溫度(在鋼梁達到極限狀態時,螺栓溫度比鋼梁溫度約低15%20%),試件內力發生重分布,即:梁跨中正彎矩減小而連接處負彎矩增大,因此連接在一定程度上提高了鋼梁的抗火能力;當連接處的平均溫度達到400e600e時,連接轉角開始急速增大;盡管各試件的應力水平不同,但其變形特征與常溫試件非常類似,即受拉區鋼柱翼緣產生了很大的彎曲變形,而端板和螺栓的變形很小;由于鋼材接觸面的摩擦系數在高溫下變化很小,因此在彎矩作用下受壓一側區域仍能夠承受一定的剪力(盡管螺栓可能因滑移而承受剪力)。當作用于連接的實際剪力不大于常溫抗剪承載力的50%時,螺栓極限狀態仍為單純的受拉控制,而非拉-剪組合受力。

  理論研究對于絕大多數結構而言,熱-結構耦合作用很小,且結構受高溫作用產生的變形一般不會導致熱邊界條件的改變,因此可將熱反應與結構反應作為兩個獨立的過程來分析計算。熱分析在給定火災空氣升溫條件下構件的溫度場計算基于熱傳導基本方程,常采用有限差分法或有限單元法進行數值求解。對于溫度場分布比較簡單的構件,在作一些簡化假定后,根據集總熱容法可求其近似解、建立實用的構件升溫計算公式。

  Ac=Kp/tp(32)式中,Ac為修正后的熱對流系數,Kp為防火保護材料的導熱系數,tp為防火保護材料的厚度。計算表明,有限元計算得到的溫度要高于按EC3構件實用升溫計算方法計算的溫度,Franssen認為導致這一差別的原因主要有兩個方面:其一是,鄰近構件的溫度較高,有部分熱量傳給連接節點;其二是,連接組件的尺寸和構件不在一個數量級上,構件溫度計算方法不完全適用于連接溫度的計算。

  結構分析在連接抗火性能有限元計算方面做了較多的研究工作,其有限元模型具體如下:采用8節點殼單元模擬所有的板件,螺栓則采用一維的桿單元模擬,未考慮連接中的接觸問題;顯然,該模型相對于常溫下常用的有限元分析模型而言,是比較粗略的。在組件法分析常溫下連接的彎矩-轉角的基礎上,引入鋼材高溫材性與溫度荷載,將其推廣用于分析連接在火災下的全過程反應計算。則分別針對連接受拉區、受壓區在火災下的受力性能進行了試驗研究與理論分析。我國在此方面的研究開展較晚,僅同濟大學曾對高溫受拉與受剪高強度螺栓連接做過一些理論研究。

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