高温后方钢管混凝土节点抗倒塌机理分析和剩余承载力评估

钢管混凝土结构在服役的全寿命周期内可能遭受火灾、爆炸等极端灾害作用，从而引起局部或大范围的倒塌破坏。节点核心区域作为结构的关键受力部位，在遭遇火灾后会发生不同程度的高温损伤，因此有必要开展高温后该类结构的抗倒塌性能分析。本文以方钢管混凝土柱-H型钢梁外环板式节点作为研究对象，基于顺序热-力耦合方法采用ABAQUS软件中的通用分析模块Standard建立了高温后该类节点倒塌精细化数值模型，对比常温下该类节点的倒塌试验结果，分析了该类节点在经历不同的历史最高环境温度（200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃）并自然冷却后的抗倒塌性能。结果表明，节点核心区环板和钢梁连接部位损伤是诱发该类结构破坏的直接原因，并且随着环境温度升高节点损伤和断裂加剧。此外，高温后节点的荷载-位移曲线发展趋势经历了弯曲阶段、混合阶段、悬链线阶段和破坏阶段，当最高温度等于或超过600 ℃时，节点承载能力和变形能力大幅下降。最后，分析了该类节点在倒塌过程中抗力机制的演变，并对该类节点在高温后的抗倒塌剩余承载能力进行评估，可为工程设计提供参考。