叠接K型相贯节点抗火性能研究.pdf

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1、张振1【j等：叠接K型柏贯点抗火性能研究63叠接K型相贯节点抗火性能研究张振山，刘明路，高磊华，杜云晶(1．烟建集团有限公司．上海200433；2．中冶天工上海十三冶建设有限公司。上海201900；3．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240；4．聊城市规划建筑设计院。山东聊城252000)【摘要】利用有限元软件ABAQUS计算了海洋平台叠接K型相贯节点在火灾作用下的极限承载力，得出了在不同火灾温度下节点的极限承载力，并对计算结果进行了分析比较，通过参数分析，得到了叠接K型相贯节点在火灾作用下节

2、点极限承载力的变化规律。【关键词】相贯节点；极限承载力；有限元；高温【中图分类号】TU328【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)12—0063—03O引言单元选取ABAQUS单元库中的四边形壳单元相贯节点是连接海洋平台各个杆件的关键部位，S4R，该单元既适用于隐式积分算法又适用于显式积也是最薄弱的环节。一旦节点发生破坏可能会导致整分算法，是具有减缩积分和有限膜应变的曲面壳元，单个海洋平台结构的失效，带来难以估计的经济损失和元截面厚度方向具有5个积分点。模型网格划分时，人员伤亡，因此应该

3、给予海洋平台中的相贯节点足够节点域部分缩小控制尺寸，进行网格加密，以获得较高的重视⋯。海洋平台叠接K型节点是一种新型海洋的计算精度。平台相贯节点，C．K．Sohet．al对此种类型的节点进行了低周往复循环荷载作用下的滞回性能研究，T．C．Funget．al对此类节点进行了常温下的承载力试验，并用有限元方法对试验结果进行了比对，验证了有限元模型的正确性，并进行了参数分析。迄今为止，有关海洋平台节点力学性能的大部分研究集中在常温状态下，因此研究此类海洋平台相贯节点在火灾下的力学性能具有较大的现实意义。图1节点有

4、限元模型有关火灾机理及高温下钢材性能、建筑物在火灾下的反应等方面的研究，国内外许多学者已经做图1为有限元模型。计算时不考虑主管和支管之了大量的工作。本文参考已有的研究成果，通过海洋间焊缝的影响。为了方便施加集中荷载，在直支管平台叠接K型相贯节点在高温下的结构反应计算，得上端设置一块刚度很大(弹性模量为节点钢材弹性模出了该节点形式在火灾作用下的力学性能变化规律，量的100倍)的厚板，施加荷载时，厚板在加载方向的希望能够对此类结构的抗火计算起到一定的借鉴作变形可以忽略。节点的边界条件详见图2。用。1有限元模型固

5、定端固定端为节省计算时间，计算时建立了一半有限元模型，＼。利用对称原理，在对称面上施加对称约束。该模型的直支管几何参数详见表1。表1几何参数固定端图2节点几何边界条件f，钢材20℃时的弹性模量和屈服强度分别取注：L一主管长度；O一主管外径；r一主管壁厚；Ll一斜支管长度；d1一斜支管外径；I1206000MPa和355MPa。火灾下的钢材本构关系采用一斜支管壁厚；／2一直支管K度；d2一支管外径；c2一直支管壁厚；g印一叠接长Eurocode3中的取值。度；口一斜支管与主管夹角2高温下节点极限承载力分析低温

6、建筑技术2010年笫12期(总第l50期)本文对海洋平台叠接K型相贯节点进行了9组的最高点即为相贯节点的极限承载力。从图中可以看温度20、200、300、400、500、600、700、800、900时节点出，在常温(20℃)下，节点的极限承载力为1031kN。的极限承载力的计算。图3为K型相贯节点在不同随着温度的升高，节点的极限承载力呈下降趋势，温度下的荷载位移曲线，在加载点加载位移的作用下，其下降幅度在不同的温度段有所不同，图4为不同温由于几何非线性和材料非线性的影响，荷载位移曲线度下的承载力降低图，其

7、纵轴为不同温度下的承载力出现了最高点，经查阅相关文献，可以认为曲线中P与常温(20℃)时的承载力P的比值。lYura’slimit-0童_、_、～0盘铺最0．6德0．4榉R0．2直支管竖向位移／ram图3高温下荷载位移曲线表2节点几何参数表3高温下的节点极限承载力kN下的极限承载力。3参数分析图5、图6和图7分别是在不同温度下节点承载为了考察不同参数值对高温下K型相贯节点承力随gap值、／3值和值变化的曲线，从图中可以看载力的影响，本文共分析了3个参数对节点承载力的出，当温度相同时，／3值和r值变化对节点承

8、载力的影影响gap值、=d2／dl、．r：t2／tl。表2列出了不同参响较大，而gap值的变化对节点承载力的影响较小。数下的节点几何参数信息，其中SPI～SP3主要研究图8为分别是不同gap值、值和r值下节点承不同gap值对节点承载力的影响，SP4～SP6主要研究载力随温度降低曲线，从图中可以看出，尽管gap值、不同值对节点承载力的影响，sir／一Sl】9主要研究不值和值有所变化，在高温作用下，节点的极限承载同r