鑄鋼節點由于具有良好的塑性、韌性、可焊性以及美觀且光滑連貫的外形等優點在大跨空間鋼結構中得到了廣泛的應用。而隨著大跨空間鋼結構的大量修建,結構的抗火性能及抗火設計方法也成為國內外學者關注的熱點,而節點作為結構形成的關鍵環節,對其抗火性能的研究尤為重要。目前對鑄鋼節點在常溫下的受力性能研究較多,但對抗火性能的研究還比較匱乏。本文采用ABAQUS有限元分析軟件對樹狀結構中的三分叉型及單層網殼中的X型鑄鋼節點的抗火性能進行數值模擬分析,研究了鑄鋼節點在火災下的行為響應,包括節點的升溫過程特性、變形特征、失效模式、臨界溫度及耐火時間,可為實際工程中鑄鋼節點的抗火設計提供參考。本文的主要內容和成果如下:(1)對樹狀結構中采用的三分叉型鑄鋼節點抗火性能進行研究,**先分析了節點的幾何參數如主支管管徑比、主支管的夾角、徑厚比及倒角半徑等對其升溫過程的影響,之后分別在軸力、彎矩、軸力與彎矩共同作用三種荷載工況下,分析得到了幾何參數及軸力比、彎矩比對節點抗火性能的影響規律。(2)對單層網殼結構中的X型鑄鋼節點抗火性能進行研究,**先分析了節點的幾何參數如支管夾角、徑厚比、加勁板厚度與管壁厚度之比等對其升溫過程的影響,之后分別在平面內彎矩與平面外彎矩兩種荷載工況下,分析得到了幾何參數及平面內、外彎矩比、支管軸力的初始應力比對節點抗火性能的影響規律。(3)總結了兩種節點抗火性能數值分析結果,擬合出樹狀三分叉型節點和X型節點在不同荷載工況下臨界溫度與耐火時間的實用計算公式,為節點抗火設計提供參考。從提高節點抗火性能的角度,對鑄鋼節點的設計提出優化建議。
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