考虑主管轴力影响的T型圆钢管节点的抗火性能研究

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本文主要研究支管和主管承受轴向压力的T型空心圆钢管节点在高温下的抗火性能。与以往T型圆钢管节点高温下的性能研究不同,本文将预加的主管轴向荷载也考虑到管节点实际的受力状态中,更加贴近实际工程中管节点的受力情况。本文一共设计并制作了六个T型空心圆钢管试件,并按照国际标准升温曲线ISO834升温曲线对试件进行升温。通过对试件施加不同大小的主管轴向压力来研究主管轴向荷载对管节点抗火性能的影响。试验所测得的试件表面几个温度测点的温度值,可以用来表征试件外表面温度的分布规律,分析发现在主支管相交的节点区域内的几个温度测点的温度值几乎相同。通过记录试验设置的几个位移测点的位移值,不仅可以得到节点在高温下的位移发展情况,而且还可以通过计算得到T型圆钢管试件的整体变形和主支管相交区域的节点局部变形在不同温度下的发展情况,试件的整体变形-温度曲线以及局部变形-温度曲线都可以被划分为三个发展阶段。试验结果表明六个T型圆钢管节点试件的破坏模式都是主支管交界区域的主管表面的塑性屈服。通过试验过程记录的主管端部水平位移,可以发现主管端部受高温膨胀的规律、施加主管轴向压力后水平位移的变化情况以及在每个阶段试件主管端部转角的发展情况。本文分别采用钢材高温下的屈服强度和弹性模量折减系数来表示高温下钢材的屈服强度,对Eurocode EN1993-1-2,CIDECT和API RP2A-WSD三个规范提出的T型管节点静力承载力计算公式进行修正,得到高温下T型圆钢管节点极限承载力的设计公式,并通过将实测的T型管节点高温下极限承载力与公式所求得的结果相比较,分析三个规范所修正的高温下T型圆钢管节点极限承载力设计公式的适用性。
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