震后次生火灾下钢结构端板式节点的鲁棒特性

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:morenedu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
外伸式半刚性端板连接节点是一种典型的梁柱半刚性节点连接,其滞回曲线饱满,滞回性能好,但影响其性能的因素较多,包括了柱,梁,端板和螺栓。地震常有次生火灾伴发,经历地震之后节点在内部会出现弹塑性变形,在表面出现裂纹。此时节点的抗火性能随着节点损伤程度的增大而下降,而目前多数研究仍然是单方面考虑无损节点的抗震抗火性能。不同级别地震对节点所造成的损伤各不一样,同时,有损伤节点的耐火时间和承载力也都有别于无损伤节点。本文以施刚提供的端板连接节点试验数据结果为基础,首先通过有限元软件ABAQUS建模分析,与文献中的试验结果进行了对比分析,验证了可行性之后,应用到不同尺寸的同类型节点中,分析节点的力学性能。建立的三维有限元模型中考虑了材料非线性、几何非线性以及状态非线性的影响,本文所作的主要工作及结论如下:(1)分析了地震作用下端板式节点的损伤特征和节点应力分布特征,得出了此种连接的弯矩-转角(M-Φ)曲线以及滞回曲线,同时分析了柱尺寸、端板厚度、螺栓规格对节点滞回性能的影响。结果表明:在单向加载的过程中,柱截面尺寸的提升对节点的承载能力有一定的提高,但是影响不大,螺栓直径的增大对节点承载力的提高最为显著,端板次之。同时,端板厚度由15mm到13mm,节点的滞回性能更好,因此建议通过提升螺栓规格的方式提升节点承载力,在提高节点承载力的同时使节点具有良好的延性。在地震作用下,梁翼缘上下两侧螺栓发挥主要作用,布置在端板中间位置的螺栓作用不大,螺栓适宜采用四排的排列方式。(2)分析了地震作用下端板式节点的损伤特征,节点应力分布特征以及地震后次生火灾下节点的失效机理,并研究了节点域各构件参数对节点鲁棒性的影响。结果表明:节点经历了较低级别的地震后,有助于释放材料内部的初始应力和初始缺陷,可以小幅度的提高节点的抗火能力,破坏温度提高了5℃左右;柱与梁的刚度比提升到了3:1之后再继续提升柱刚度对节点的破坏温度提升不大,综合考虑结构安全以及材料成本后,应保持节点柱与梁的刚度比在3:1为宜;端板厚度对节点破坏温度有一定程度的影响,但影响不是很大,在本文模型中端板厚度的提升对节点破坏温度提高了2-11℃;螺栓规格对节点破坏温度影响比较大,在本文模型中螺栓规格的提升对节点破坏温度提高了8-22℃,在设计中应使用较大直径的螺栓为宜;在火灾的全过程中只要节点在升温段不破坏,则节点在降温段也不会破坏;只考虑变形破坏时循环荷载对节点的抗火能力影响甚微,材料性能起着绝对的主导作用,但是如何保持节点在循环荷载作用下不出现断裂不出现裂缝,这点至关重要。在震后次生火灾下端板式节点的力学分析中,螺栓规格的提升相对减小了节点在地震中的损伤,提高了节点的耐火极限,延长了破坏时间,对提高节点的鲁棒性有重要作用;柱截面尺寸的提升对节点内力发展有较大影响,对节点的最终耐火极限影响不大,对提高节点的鲁棒性作用有限;端板厚度的提升小幅度提高了节点的耐火极限,对提高节点的鲁棒性有一定意义。
其他文献
在我国沟壑纵横的黄土高原地区城市化进程中,黄土填方是必不可少的一种典型而又普遍的工程措施。填方土体不均匀沉降必然会导致穿越填方区管线出现变形甚至破坏,因此研究穿越
防屈曲支撑作为消能减震技术的重要组成部分,在1995年日本阪神地震和1994年美国北岭之后广泛应用在世界范围的工程中。在我国,防屈曲支撑的研究、设计和工程应用起步较晚,但是发
地震对建筑物产生的破坏性对人类的威胁越来越受到人们的关注,所以对地震作用下结构的损伤演化规律的研究就显得尤为重要。本文在分析了典型的Park双参数模型的基础上,确定采用
框架结构是实际应用最为广泛的结构形式之一,一般都是假定刚性地基来研究其结构倒塌破坏,很少考虑到土-结构相互作用的影响,但是由于问题的复杂性,当前工程界和学术界在这方面的
本论文以大窑沟煤矿副井井筒保护煤柱局部开采引起井筒变形为实例,深入调查了大窑沟煤矿立井井筒所在的工程地质条件及周围采空区的详细情况,在对井筒变形实测数据进行分析的
学位
学位
学位
加载速率和环境作用很大程度上影响着钢筋混凝土材料的本构关系。钢筋混凝土材料的精细化建模对于准确把握复杂环境作用下钢筋混凝土结构抗震性能评估与全寿命安全性设计具有
桩基工程中的问题很难用传统的数学规划法中的回归分析法在建立确定的数学模型的基础上加以解决。基于知识发现和智能决策系统理论的人工神经网络具有处理大量不确定性信息的