大跨度建筑钢结构抗火性能研究进展与趋势

大跨度建筑空间大,火灾升温区别于小室火灾.大跨度建筑钢结构体系不同于多高层梁柱框架钢结构体系,其火灾下力学响应更加复杂.如何科学地评价大跨度建筑钢结构,特别是空间杆系钢结构和预应力张拉钢结构的抗火性能,受到了科研和工程技术人员越来越多的关注.简要回顾了大跨度建筑钢结构抗火的研究历程,论述了近年来大跨度建筑钢结构抗火研究...     

基于整体的大空间钢结构性能化防火设计方法研究

大尺度空间钢结构建筑的飞速发展为结构抗火设计带来了新的挑战。在分析现有规范和性能化结构抗火设计不足的基础上,基于性能化设计的思想,综合多学科知识和研究成果,采用火灾模拟计算和结构分析耦合集成的技术方法,建立基于整体的大空间钢结构性能化抗火设计方法,给出具体流程,最后通过工程实例说明该方法的实际应用。研究表明,对于大空间结构而言,传统抗火分析方法与真实火灾下的结构特性存在较大的差异,且火灾温度场的非均匀性对结构体系的抗火性能有着重要的影响。本课题的研究在理论分析的基础上为大型钢结构建筑性能化结构抗火设计和分析提出了系统化技术流程,可为我国大空间结构的抗火设计提供有益参考,具有广阔应用前景。     

基于高温下钢绞线力学性能的预应力钢结构抗火分析

基于对高温下钢绞线力学性能试验成果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的钢绞线高温性能模型。考虑火灾下钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立了用于预应力钢结构抗火分析的数值模型,并对预应力钢结构的抗火分析方法进行研究。通过算例分析探讨了钢绞线索材截面几何参数选取对结构抗火性能的影响;结合结构抗火的全过程响应,进一步分析火灾作用下预应力钢结构的抗火性能及特点。     

大跨度空间结构抗火研究进展

对国内外近年来关于大跨度空间结构的抗火研究进行了系统的综述与分析.论述了大空间建筑火灾模型和温度场的研究内容,介绍了大空间建筑火灾中钢构件升温的计算方法,说明了大跨度空间结构所用材料的抗火性能,详细阐述了火灾高温作用下一些大跨度空间结构体系的抗火性能,并对目前性能化的抗火设计方法及其在工程中的应用做了介绍与总结,最后指出了尚存在的问题及需要进一步研究的工作.     

大空间钢结构抗火概述

简要介绍了大空间建筑火灾的基本特点及其数值模拟方法,总结了大空间钢结构抗火研究现状和抗火设计方法,并提出了基于性能化的设计方法,从而使大空间钢结构抗火设计更加合理。     

体外预应力加固大空间门式刚架结构抗火性能分析

通过对采用体外预应力加固的大空间门式刚架抗火实例的分析,研究体外预应力张拉设计值、体外预应力索截面积及撑杆高度对无保护大空间门式刚架结构加固后抗火性能的影响.结果表明:在火灾作用下,采用体外预应力加固后的大空间门式刚架结构具有较好的抗火性能,能够满足抗火设计要求.此研究可为无保护大空间门式刚架结构采用体外预应力加固后的抗火设计提供参考.     

基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析

基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。     

火灾下大跨度弦支穹顶结构的性能分析

基于实用大空间火灾空气升温经验公式及预应力钢结构材料高温力学模型,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立了用于大跨度弦支穹顶结构抗火性能分析的数值模型。通过对大跨度弦支穹顶结构的抗火分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征以及支座约束条件对结构抗火的影响。分析结果表明:在火灾作用下,大跨度弦支穹顶结构具有较好的抗火性能,结构的抗火薄弱区域位于上层网壳的中心区域;火灾下引起弦支穹顶结构产生较大变形的主要原因是环向约束作用、材料升温膨胀以及结构刚度的降低。     

高层塔式钢结构性能化防火安全分析

由于采用大空间的建筑布局以及可燃物的特殊性,现有规范方法难以满足河南省新广播电视塔防火设计安全性与经济性要求。基于性能化设计思想对该工程全景画馆钢结构体系的抗火安全性进行了评估。确定结构抗火性能目标,对结构整体在可能最不利火灾场景下的力学性能进行分析,根据结构的受火性能是否满足抗火性能目标来评估结构的抗火安全性及需要采取的防火保护措施。在此基础上对整个塔体结构的安全性进行了分析,其成果可为国内外高层钢结构的整体抗火分析提供借鉴和参考。     

高温环境下预应力钢桁架的热力耦合分析

采用有限元方法,对预应力钢桁架在大空间建筑火灾的温度场分布和热力耦合作用下各个时间段的位移与应力进行研究,分析预应力钢桁架在高温(火灾)条件下的抗火性能,并将预应力拉索损失与理论计算结果进行对比分析。研究表明:大空间温度的上升对钢桁架的力学特性产生较大影响,拉索的预应力损失较小。     

预应力钢棒张拉锚固体系的研究及工程应用

预应力钢棒张拉锚固体系强度高,具有良好的耐腐蚀和防火性能,被成功地运用于大型公共钢结构建筑中。研究表明,预应力钢棒体系能有效控制结构变形、增加结构刚度。开发国产预应力钢棒体系和张拉设备用于实际工程是完全可能和必要的。     

预应力混凝土结构抗火研究进展

总结了近年来预应力混凝土结构抗火研究进展,包括预应力筋高温力学性能、预应力混凝土梁板抗火试验、足尺预应力混凝土梁板抗火性能、活性粉末混凝土高温力学性能、高温下混凝土的爆裂规律、CFRP布加固混凝土梁板抗火性能、预应力混凝土梁板以及用耐高温无机胶粘贴CFRP布加固的混凝土梁板抗火设计方法等,分析了预应力混凝土结构和CFRP布加固混凝土结构抗火研究中尚存在的一些问题。分析表明：大尺度预应力混凝土梁的抗火性能优于小尺度梁,用耐高温无机胶替代环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土梁板并以此提高结构的抗火性能是可行的,大尺度预应力构件及预应力整体结构的抗火性能及其抗火设计方法等是今后一段时间预应力混凝土结构抗火研究领域值得关注的课题。     

Behavior of prestressed stayed steel columns under fire conditions

Prestressed stayed steel columns experience loss of strength and stiffness when exposed to fire conditions. This paper presents results from experimental studies on the behavior of prestressed stayed circular steel columns under fire conditions. Two full scale prestressed stayed steel columns were tested by subjecting the columns to simultaneous gravity (mechanical) loading and fire conditions. In these fire tests, the varied parameters include load level and level of prestressing. Cross sectional temperatures, axial deformations, as well as fire resistance during the fire tests were recorded and measured. The results indicate that prestressed stayed steel columns undergo various failures modes under different combinations of load and prestress ratios. Specifically, load level significantly influence the fire response of prestressed stayed steel columns with higher load level leading to higher contraction and lower fire resistance.     

某露天剧场看台预应力钢结构屋盖设计

预应力钢结构是应用于大跨度空间结构体系的重要结构形式,在国内外均具有十分广泛的应用前景。但该类建筑的结构形式往往较为复杂,各个结构之间的受力特点不尽相同,目前关于该结构的设计规范、技术规程等并不完善。通过对某露天剧场看台预应力钢结构屋盖设计过程的描述,详细介绍了预应力钢结构从结构选型、荷载计算到计算分析的全过程,为同类结构的设计提供有益参考。     

预应力轴压撑杆钢柱高温性能试验研究与数值分析

为研究预应力轴压撑杆钢柱的高温性能，进行了2根预应力撑杆钢柱高温试验。试验结果表明：拉索无防火措施时，其相对张力在初始升温阶段就迅速下降，直至完全松弛；预应力撑杆钢柱的轴向变形先由于热膨胀效应轴向伸长，而后在压力作用下轴向压缩；临界状态时，撑杆柱出现对称和反对称两种失稳形态。采用验证后的ANSYS有限元分析模型，考虑材料非线性、几何非线性和初始缺陷等，分析了荷载比、相对轴向刚度比和预应力比等3个关键参数对预应力撑杆柱高温性能的影响，得到了一系列拉索相对张力、侧向变形和轴向变形分别与时间的关系曲线。分析表明：预应力撑杆柱中拉索张力很快在高温下逐渐松弛，达到张力松弛所需时间主要受预应力比影响；预应力撑杆钢柱的侧向变形在升温初期缓慢增长，在失效前增长迅速；随着荷载比增大，预应力撑杆柱侧向变形和轴向变形越来越明显，且达到峰值所需时间不断缩短；预应力比对撑杆钢柱失效临界温度影响较小，但对预应力撑杆柱的破坏形态有较大影响。     

大跨度多次预应力钢穹网壳设计与张拉监控

攀枝花体育馆采用多次预应力组合式短程线型钢穹网。设计时确定了布索方案，靠拢了预加力值，并制定了张拉工艺。实践证明体系是一种高效，经济，安全的大跨度空间承重体系。     

现代轻钢结构厂房的耐火保护和防火分区

轻钢结构厂房由于具有许多优点 ,在现代工业厂房中大量采用。但钢结构有一个致命的缺陷 ,即耐火性能差。结合设计轻钢结构厂房时的实际经验 ,探讨大跨度、大空间轻钢结构厂房的耐火保护和防火分区问题     

东北师范大学体育馆预应力施工技术

东北师范大学体育馆采用预应力空间钢结构体系。从预应力施工模拟和施工两个方面进一步论证了此项技术在工程中的成功应用。根据结构特殊性,提出相应的预应力施工技术和特点,推广了此类技术的应用,并为其他类似工程提供依据。     

广州新客站主站房逆作法施工及预应力混凝土张拉全过程模拟分析

广州新客站主站房结构体系复杂,下部为铁路桥梁结构,中间为大跨度预应力混凝土框架结构,屋顶为大跨度预应力钢结构屋盖。为满足工期要求,采用逆作法施工方案,即先施工屋顶钢结构,然后再施工下部轨道梁、落客平台及高架层结构,此方案最终为钢结构安装、V构梁和21 m高架候车层等重要节点工程节约工期45～60 d。为了考察逆作法施工和后期预应力混凝土张拉对屋顶预应力钢结构的影响,建立整体模型,按照实际逆作法施工顺序进行了施工模拟计算,并与一次加载模型结果进行对比,为屋顶预应力钢结构拉索张拉方案的制定提供了可靠理论依据,为工程顺利施工提供参考。     

体外预应力结构设计研究

阐述了体外预应力结构的概念与特性 ;系统地论述了体外预应力结构设计中应考虑的问题 ,包括预应力筋线型布置 ,正常使用和承载力极限状态下的内力分析 ,预应力损失计算方法 ,转向块和局部承压区设计 ,以及耐久性、抗火等问题