高溫下高強(qiáng)度螺栓連續(xù)性能研究.pdf

1、火災(zāi)是當(dāng)今世界上嚴(yán)重威脅人類生命財產(chǎn)安全的常發(fā)性災(zāi)害之一。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑大量涌現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)有著眾多優(yōu)點(diǎn)，但其耐火性較差。鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中，構(gòu)件溫度迅速上升，當(dāng)鋼材溫度達(dá)到400℃時，屈服強(qiáng)度降至常溫下的一半；鋼材溫度達(dá)到600℃時，鋼材基本喪失全部強(qiáng)度和剛度。因此當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)建筑在沒有采取防火措施或防火措施不足的情況下，一旦發(fā)生火災(zāi)，結(jié)構(gòu)極易遭到破壞甚至整體倒塌，嚴(yán)重威脅人民的生命財產(chǎn)安全。
　　 在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2、中，節(jié)點(diǎn)是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，而高強(qiáng)度螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接的重要形式，其具有連接緊密、受力性能穩(wěn)定、耐疲勞、可拆換、安裝簡單以及承受動力荷載時不易松動的優(yōu)點(diǎn)。火災(zāi)中高強(qiáng)度螺栓連接性能直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的受力可靠，而節(jié)點(diǎn)的可靠程度直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中的安全。在工程實(shí)踐中，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接應(yīng)用廣泛，螺栓的預(yù)拉力值對其受力至關(guān)重要，火災(zāi)中由于高溫作用，高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力值發(fā)生損失，從而造成高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪承載力下

3、降；當(dāng)火災(zāi)中外力克服摩擦力后，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接轉(zhuǎn)為承壓傳力，其極限承載力亦隨著溫度的升高而降低。因此，如何確定高溫下及過火后的高強(qiáng)度螺栓連接性能至關(guān)重要，而我國在這方面的研究還不完善，試驗(yàn)與理論研究均不多，尚處于起步階段。
　　 本文研究主要針對工程實(shí)踐中常用的10.9級M20扭剪型高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行了高溫下高強(qiáng)度螺栓抗拉試驗(yàn)、高溫下高強(qiáng)度螺栓抗剪連接恒溫加載試驗(yàn)及不同冷卻方式下高強(qiáng)度螺栓抗剪連接高溫過火后的性能研究，揭示了高溫

4、下高強(qiáng)度螺栓抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的變化規(guī)律、高溫下高強(qiáng)度螺栓抗剪連接滑移荷載和極限荷載的變化規(guī)律和不同冷卻方式下高溫過火后高強(qiáng)度螺栓抗剪連接滑移荷載的變化規(guī)律，并開展了相應(yīng)的有限元分析，深入分析研究了高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的各種破壞狀態(tài)；在試驗(yàn)和有限元分析的基礎(chǔ)上，對《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)中高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪承載力計算公式和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2008)中單個高強(qiáng)度螺栓抗剪連接極限承載力計算公式

5、提出了修改建議，為高溫下的高強(qiáng)度螺栓連接承載力計算提供參考。
　　 試驗(yàn)研究表明，高溫下高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度、高溫下高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力設(shè)計值和極限荷載均隨著試驗(yàn)溫度的升高而降低，通過綜合各試驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為350℃為高強(qiáng)度螺栓連接的臨界溫度；高強(qiáng)度螺栓連接板摩擦面在高溫下破壞不大，高強(qiáng)度螺栓摩擦型抗剪連接高溫下和過火后抗剪承載力設(shè)計值的下降主要是因?yàn)楦邚?qiáng)度螺栓預(yù)拉力值的降低；高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接過火后的抗剪