火灾下高强钢栓焊连接节点力学性能数值研究

采用ABAQUS对高强钢栓焊连接节点火灾下的力学性能进行模拟,通过经验证的模型对高强钢栓焊连接节点进行参数分析。结果表明：温度升高,节点的极限抗弯承载力M_max、节点塑性抗弯承载力M_y和节点的初始刚度K_ini均降低;强度较低钢材的节点匹配较厚的梁柱翼缘和腹板比强度较高钢材的节点匹配较薄的梁柱翼缘和腹板,可获得相近的节点塑性抗弯承载力以及相近或更高的节点转动能力,从而实现节点优化设计。     

高强钢平齐式端板连接节点火灾后力学性能试验研究

火灾后,钢构件残余应力和变形的重新分布,导致钢结构整体在火灾后可能比火灾高温作用下更加危险.节点对钢结构整体安全性至关重要,为研究高强钢平齐式端板连接节点火灾后的力学性能,采用稳态试验方法对经历550℃的火灾高温并冷却至常温的7个端板连接节点进行试验,得到节点火灾后的变形状态、弯矩-转角关系曲线以及失效模式等.同时,将试验结果与普通钢端板连接节点过火后的力学性能进行对比分析.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行比较.研究表明:通过合理的节点设计,与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用较薄高强钢端板的节点可实现相同的节点失效模式、相近的剩余承载力以及更高的(至少是相当的)节点转动能力;同时,欧洲钢结构规范Eurocode3中有关节点塑性抗弯承载力的条文适用于高强钢平齐式端板连接节点火灾后塑性抗弯承载力的预测.     

高强钢端板连接节点火灾下性能试验与理论研究

采用稳态火灾试验方法,对7个梁柱平齐式端板连接节点在550 ℃的火灾高温下开展足尺试验研究,得到此类节点在火灾下的受力性能以及失效机理.节点试件包括4个高强钢端板连接节点和3个普通钢端板连接节点,所研究参数为端板材料和端板厚度.为对比分析,同时对上述7个节点试件在常温下的相应力学性能进行试验研究.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行对比分析.研究表明,无论在常温下还是在火灾高温下,同普通钢端板连接节点相比,采用相对较薄的高强钢端板可在提高节点转动能力的同时不影响其抗弯承载力,从而确保结构整体的安全性能.     

高强平齐式端板连接火灾下性能试验

采用稳态火灾试验方法,对7个梁柱平齐式端板连接节点在550℃的火灾高温下开展足尺试验研究,得到此类节点在火灾下的受力性能以及失效机理.节点试件包括4个高强钢端板连接节点和3个普通钢端板连接节点,所研究参数为端板材料和端板厚度.为对比分析,同时对上述7个节点试件在常温下的相应力学性能进行试验研究.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行对比分析.研究表明,无论在常温下还是在火灾高温下,同普通钢端板连接节点相比,采用相对较薄的高强钢端板可在提高节点转动能力的同时不影响其抗弯承载力,从而确保结构整体的安全性能.     

火灾下高强钢端板连接节点力学性能有限元分析

为研究高强钢端板连接节点在火灾作用下的力学性能,对7个梁柱端板连接节点在550℃的火灾高温下进行足尺试验研究.依据试验结果,采用通用有限元件ABAQUS建立高强钢端板连接节点有限元模型,从网格划分、单元种类选择、接触定义、分析步设置以及失效准则的确定等方面详细介绍建立模型过程,并得到高强钢端板连接节点在火灾下和常温下的弯矩-转角关系曲线、破坏模式以及端板的应力分布和屈服线模式.同时,将有限元分析结果同试验研究结果进行对比校验,结果显示,该有限元模型具有足够精确性.     

全高强钢端板节点火灾后性能试验

为了解Q690高强钢端板节点火灾后的受力性能和失效机理,对2个过火550℃冷却后的Q690高强钢端板节点进行足尺模型试验研究,并将试验结果与常温下高强钢端板节点试验的结果、采用欧洲规范EC3计算的结果进行对比.研究结果表明:节点火灾后的失效模式为端板和螺栓组合破坏;高强钢端板节点火灾后仍具有良好的转动能力;EC3中用于普通钢端板节点承载能力计算和失效模式预测的组件法可直接用于计算和预测高强钢端板节点火灾后的承载能力和失效模式,但转动刚度的计算公式并不适用;过火550°C后冷却至常温,节点可恢复常温下90%以上的承载力.最后,给出判断高强钢节点火灾后失效模式的计算公式.     

高强钢平齐式端板连接节点火灾后性能数值研究

采用Abaqus软件对高强钢平齐式端板连接节点火灾后性能进行模拟,结果表明有限元模型能准确模拟节点的弯矩-转角关系、节点失效模式和应力分布等.在此基础上,对端板采用Q460高强钢和Q345普通钢的节点进行参数分析.结果表明:在历经550℃火灾高温并冷却后,节点力学性能未发生明显退化;端板材料对节点初始刚度无影响,但对节点承载力影响显著;与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用较薄高强钢端板的节点可实现相近的承载力甚至更高的转动能力.     

超高强钢S960火灾后力学性能试验研究

通过试验研究超高强钢S960过火冷却至常温后的力学性能,得到过火高温对超高强钢S960弹性模量、屈服强度、极限强度以及应力-应变曲线的影响规律.结果表明,钢材火灾后的力学性能取决于钢材的等级和生产加工工艺.通过对试验数据进行数值拟合,给出可准确表达S960火灾高温后材料力学性能剩余程度的预测公式.     

钢梁栓焊混合连接节点性能试验

为实现工业化建筑快速施工的目标,设计了钢梁现场翼缘对接栓-焊混合连接节点。此节点在拼接处梁的下翼缘及近下翼缘的腹板上焊接法兰板,通过高强度螺栓连接;法兰板上部焊接加劲板,加劲板同时焊接于梁腹板上;腹板采用高强度螺栓连接,上翼缘待腹板和下翼缘安装完成后现场俯焊。为考察此节点在地震作用下的极限承载力、滞回性能、失效模式等性能,设计了3个试件进行单向及低周往复加载试验。试验结果表明梁节点具有很好的延性转动能力,转角最大可达0.095rad, 延性转动后摩擦型螺栓变成承压型高强度螺栓,强度还有一定的提高。最终节点失效是由于连接法兰板的螺栓松动,法兰板缝隙发展,导致螺栓滑丝松动而失去承载能力。     

高强钢外伸式端板节点性能试验与有限元分析

为了解高强钢端板连接节点的受力性能和失效机理,对Q690和Q960高强钢端板连接节点进行足尺模型试验研究和有限元模拟分析,并将试验结果与采用欧洲规范EC3的计算结果、有限元分析结果进行对比.研究结果表明:节点的失效模式为端板破坏和螺栓断裂;高强钢端板连接节点具有良好的转动能力;EC3中用于普通钢端板连接节点承载能力计算和失效模式预测的组件法可直接用于高强钢端板连接节点,但转动刚度的计算公式并不适用,且EC3关于保障节点转动能力的相关要求对高强钢端板连接节点偏于保守.本文建立的有限元模型可准确模拟该端板连接节点的弯矩-转角关系和失效模式.     

钢管高钛矿渣砂超高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

高钛矿渣是较好的内养护材料,将其作为细集料制备超高强混凝土灌入钢管,可减小核心混凝土收缩造成的脱黏、脱空,提高钢管超高强混凝土组合结构构件强度。通过10根钢管混凝土短柱轴压测试,研究分析了高钛矿渣砂取代率对钢管高钛矿渣砂超高强混凝土轴压力学性能的影响,结果表明：高钛矿渣砂取代率对钢管混凝土试件的破坏形态、荷载-位移曲线、应力-应变曲线、应力-横向变形系数曲线规律无明显影响,试件均为剪切破坏模式;随着高钛矿渣砂取代率的增加,钢管混凝土试件的承载力与初始刚度随之增加,在取代率为60%时,均达到最大值;由于核心混凝土强度过高,试件含钢率偏小,钢管对核心混凝土约束效应有限,实测承载力小于规范计算承载力。     

700MPa级高强钢水蒸气条件下的高温氧化行为

采用高温同步热分析仪(TGA)对高强钢的高温氧化行为进行了系统研究,分析了不同相对湿度条件下氧化质量变化规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化铁皮厚度、截面形貌及元素分布,同时采用X射线衍射(XRD)分析氧化层的物相组成.实验结果表明,在1000℃的不同相对湿度条件下,氧化质量变化曲线由线性规律转变为抛物线规律...     

型钢混凝土梁受力性能试验研究

为了研究型钢混凝土梁的受力性能,对8根内含H型钢的型钢混凝土梁进行了试验和研究,结果表明：型钢混凝土梁的开裂弯矩与粘结力、箍筋、剪力连接件无关;型钢混凝土梁具有较好的延性;当配箍较少时,型钢混凝土梁会发生斜截面受剪破坏;粘结力对梁的承载力和刚度有显著影响;型钢和混凝土之间的滑移一般在加载后期出现,在接近极限荷载时迅速增加,剪力连接件对滑移无影响。     

型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验. 观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律. 结果表明：型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%. 界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%. 界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓. 提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.     

高强度Q460钢高温蠕变性能

为了研究高强度Q460钢的高温蠕变对钢结构抗火性能的影响,采用高温蠕变试验装置测试了高温下高强度Q460钢材在不同应力水平下的蠕变应变随时间的变化曲线.根据试验数据,在现有蠕变模型的基础上拟合了高强度Q460钢材的高温蠕变模型.在有限元结构分析中引入钢材高温材料力学性能和蠕变参数,分析了考虑高温蠕变后轴心受力Q460钢柱的抗火性能.研究表明,高强度Q460钢材在高温和应力作用下具有明显的蠕变变形,在同一温度和时间下,蠕变应变随应力水平的提高明显增加;考虑蠕变效应后,在标准(ISO-834)的升温条件下,钢柱的耐火极限明显降低;在恒定温度下,钢柱的极限承载力随着时间的增加急剧降低,因而结构的抗火承载力设计需要考虑受火时间的影响.