通过分析钢结构高强螺栓端板连接火灾下的受力特点和实际火灾中的破坏情况,确定其在火灾下的升温过程和力学分析模型,建立其火灾全过程非线性反应分析理论。根据足尺模型抗火试验研究该类节点的结构性能和破坏模式,通过实验结果与理论预测的结果进行对比,验证理论方法的可靠性和有效性。应用理论方法,进行数值仿真试验,研究连接破坏机理和抗火性能,建立M-j-T数学模型,采用参数分析方法,给出这类钢结构节点的实用抗火设计方法。本项目研究成果,是钢结构抗火设计的一个重要内容,也是进行钢结构整体抗火分析与设计的前提,在门式钢刚架和多高层钢结构中有广泛的应用前景。
研究主要针对钢结构工程中广泛应用的高强度螺栓外伸式端板连接,通过梁柱、梁梁外伸式端板连接在火灾及常温下的足尺抗弯试验,了解了端板连接在火灾下的温度场分布、结构受力特点与破坏机理,并在此基础上建立了端板连接抗火计算与设计理论,包括1. 基于通用有限元程序ANSYS,建立了端板连接在火灾下全过程三维热分析及三维非线性结构反应分析方法,利用试验结果对该方法的准确性进行了验证。2. 建立了端板连接温度场实用计算方法,避免了目前研究中基于均匀温度场假定的不足。3. 以EC3常温端板连接设计方法为基础,建立了高温下端板连接的承载力与初始抗弯刚度计算方法。4. 建立了端板连接的弯矩-转角-温度关系模型。