耐火钢板-高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种耐火钢板

【技术实现步骤摘要】
耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法


[0001]本专利技术属于材料科学与工程应用
，尤其涉及耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法。

技术介绍

[0002]钢结构在建筑工程领域发展迅速，其性能方面的问题也日益突出，尤其是钢结构的耐火性能。普通钢结构构件的强度、弹性模量等力学性能会随着温度的升高而急剧退化。当温度超过600℃时，普通钢结构将失去大部分强度和刚度。无防火保护的普通钢构件，通常在火灾发生20min内温度即可升到600℃以上。为此，近几年国内外学者陆续开展耐火钢高强钢的研发与生产工作，以期利用高性能钢材来缓解钢结构的火灾安全问题。
[0003]已有关于耐火钢耐高温性能的研究多通过耐火钢材料或耐火螺栓标准件进行，该条件下仅能表现材料拉伸性能，且试验数据不够充分。对于钢结构节点，螺栓多处于受剪状态，且在大变形作用下，螺栓与被连接构件孔壁会发生挤压和相互作用，材料层次的试验无法反应这一问题，导致研究结果的通用性和适用性均较低。对于耐火钢高强度螺栓连接节点在火灾下的性能研究较少，且我国规范也缺乏相关的设计方法，这在一定程度上限制了耐火钢的推广和应用。因此有必要对耐火钢高强度螺栓连接节点的高温受拉承载力进行相关研究，期望能够为耐火钢高强度螺栓在市场中的应用提供参考。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种耐火钢
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法，避免了复杂低效的数值运算和花费巨大的节点抗火试验，可据此方法预测和计算耐火钢
‑
高强螺栓连接接头在不同高温环境下的承载能力，可帮助工程师对结构进行抗火设计和火灾后安全水平评估。
[0005]为实现上述目的，本专利技术具体是这样实现的：
[0006]一种耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法，包括：
[0007]步骤1：装配耐火钢板和高强螺栓，获得耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头；
[0008]步骤2：针对所述耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头进行常温和高温条件下的拉伸试验，获得不同温度下连接接头的受拉承载力F
TN
；
[0009]步骤3：以常温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的受拉承载力F
20
为基准，计算所述耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的高温承载力折减系数K
N
；
[0010]步骤4：基于步骤2和3得出的数据，建立耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的高温承载力折减系数预测模型；
[0011]步骤5：给定温度和螺栓类型，由步骤4得到的所述高温承载力折减系数预测模型获得耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头对应的高温承载力折减系数；
[0012]步骤6：获取常温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头受拉承载力，由步骤5得到的所述高温承载力折减系数得到高温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的受拉承载力。
[0013]在一些实施例中，步骤1中，所述高强螺栓包括耐火高强螺栓和普通高强螺栓，分别形成耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头，以及耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头。
[0014]在一些实施例中，步骤3中，所述耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
N
由下式计算：
[0015]K
N
＝F
TN
/F
20N
[0016]式中，F
TN
为耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温受拉承载力，F
20N
为常温下对应的耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头受拉承载力。
[0017]在一些实施例中，步骤4中，由所述耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
N
，考虑钢板与螺栓间的相互力学作用，基于高温承载力折减系数数据归一化和标准化，给出耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数预测模型。
[0018]在一些实施例中，所述耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数预测模型为双折线模型，并且以400℃为双折线的分界点。
[0019]在一些实施例中，步骤4中，所述双折线模型为：
[0020][0021]式中，K
N
为耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数；a1、b1和a2、b2为基于步骤2耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温拉伸试验结果，运用最小二乘法拟合得出的系数值；T为温度值。
[0022]在一些实施例中，所述耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
P
由下式计算：
[0023]K
P
＝F
TP
/F
20P
[0024]式中，F
TP
为耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温受拉承载力，F
20P
为常温下对应的耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头受拉承载力。
[0025]在一些实施例中，由所述耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
P
，考虑钢板与螺栓间的相互力学作用，基于高温承载力折减系数数据归一化和标准化，给出耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温承载力折减系数预测模型和高温修正系数。
[0026]在一些实施例中，所述耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温承载力折减系数预测模型为双折线模型，并且以400℃为双折线的分界点。
[0027]在一些实施例中，所述双折线模型为：
[0028][0029]式中，K
P
为耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温承载力折减系数；a1、b1和a2、b2为基于步骤2耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头高温拉伸试验结果，运用最小二乘法拟合得出的系数值；T为温度值；a0、b0为针对耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头的高温修正系数。
[0030]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术提供一种耐火钢
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法，能够方便、快速、准确地预测和计算耐火钢
‑
高强螺栓连接接头在不同高温环境下的承载能力。具体而言，至少能够实现以下一种或多种有益效果：
[0031](1)高温承载力折减系数预测模型考虑钢板和螺栓在高温下的破坏顺序和接头整
体破坏模式，尤其对于耐火钢板<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头高温受拉承载力计算方法，其特征在于，包括：步骤1：装配耐火钢板和高强螺栓，获得耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头；步骤2：针对所述耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头进行常温和高温条件下的拉伸试验，获得不同温度下连接接头的受拉承载力F
TN
；步骤3：以常温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的受拉承载力F
20
为基准，计算所述耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的高温承载力折减系数K
N
；步骤4：基于步骤2和3得出的数据，建立耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的高温承载力折减系数预测模型；步骤5：给定温度和螺栓类型，由步骤4得到的所述高温承载力折减系数预测模型获得耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头对应的高温承载力折减系数；步骤6：获取常温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头受拉承载力，由步骤5得到的所述高温承载力折减系数得到高温下耐火钢板
‑
高强螺栓连接接头的受拉承载力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中，所述高强螺栓包括耐火高强螺栓和普通高强螺栓，分别形成耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头，以及耐火钢板
‑
普通高强螺栓连接接头。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3中，所述耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
N
由下式计算：K
N
＝F
TN
/F
20N
式中，F
TN
为耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头高温受拉承载力，F
20N
为常温下对应的耐火钢板
‑
耐火高强螺栓连接接头受拉承载力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤4中，由所述耐火钢板
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耐火高强螺栓连接接头高温承载力折减系数K
N
，考虑钢板与螺栓间的相互力学作用，基于高温承载力折减系数数据归一化和标准化，给出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月栋，李晓润，曾立静，张泽宇，刘楚涵，何文涛，王皓，
申请(专利权)人：中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：