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1、對(duì)鋼異形柱而言,兼?zhèn)淞顺休d能力高、截面小、抗震性能好、建筑美觀等優(yōu)點(diǎn),但與型鋼混凝土異形柱相比,失去混凝土保護(hù)的鋼材,在火災(zāi)作用下其強(qiáng)度、彈性模量等基本力學(xué)性能指標(biāo)急劇下降,加之鋼異形柱是截面不規(guī)則的開口薄壁桿件,受火面積大,較傳統(tǒng)的軋制型鋼柱而言,鋼異形柱的抗火性能更應(yīng)值得關(guān)注。
鋼異形柱是該結(jié)構(gòu)體系主要的承重構(gòu)件,鋼異形柱的穩(wěn)定性能直接決定了建筑的安全性,鋼異形柱的失穩(wěn)方式有整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn),要想發(fā)揮銅異形柱的最佳力學(xué)性
2、能,就要確保鋼異形柱在發(fā)生整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部屈曲,因此,控制好影響鋼異形柱局部穩(wěn)定的因素,對(duì)整個(gè)建筑的安全至關(guān)重要。
針對(duì)上述因素,本文通過對(duì)9根H型截面鋼柱進(jìn)行火災(zāi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬分析來研究其在火災(zāi)下的局部穩(wěn)定性能。
常溫下鋼材的物理性質(zhì)及力學(xué)性能較為穩(wěn)定,在進(jìn)行構(gòu)件加工前預(yù)留出三種不同厚度鋼板的“狗骨”試件,進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得到鋼材的屈服強(qiáng)度fy、彈性模量E等主要力學(xué)性能指標(biāo),以便計(jì)算得到高溫下鋼材的主要力學(xué)性能指
3、標(biāo)進(jìn)行理論計(jì)算。
焊接殘余應(yīng)力作為主要初始缺陷對(duì)H型截面鋼柱的影響不可忽略,且其分布規(guī)律與板件尺寸有關(guān),因此有必要測(cè)試本批次構(gòu)件焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,以便使數(shù)值模擬分析結(jié)果更具真實(shí)性,在構(gòu)件加工過程中,采用相同工藝加工3根H型截面鋼柱用于焊接殘余應(yīng)力的測(cè)試。
對(duì)9根H型截面鋼柱進(jìn)行受火試驗(yàn),試驗(yàn)前對(duì)構(gòu)件施加一定初始荷載,并在整個(gè)過程中維持不變。在整個(gè)受火過程中時(shí)刻觀察并記錄構(gòu)件的試驗(yàn)現(xiàn)象,測(cè)試板件的變形量、構(gòu)件的軸
4、向變形及水平火災(zāi)爐與板件自身的升溫變化規(guī)律。Z1~Z3腹板溫度升高速度及變形增加速度均大于翼緣板,腹板先于翼緣板屈曲;Z4~Z6翼緣板溫度升高速度及變形增加速度均大于腹板,翼緣板先于腹板屈曲;Z7~Z9翼緣板及腹板并未同時(shí)發(fā)生屈曲且板件屈曲的順序不確定。
利用ANSYS對(duì)與試驗(yàn)相同尺寸的9根H型截面鋼柱進(jìn)行有限元模擬,將所得數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,得到H型截面鋼柱在火災(zāi)下的局部穩(wěn)定性能。通過分析數(shù)據(jù)得到高溫下H型截面鋼柱發(fā)生局
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