正交胶合木-混凝土组合楼板单面受火耐火极限试验研究

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限，设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件，分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明：常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包括底部规格材的顺纹受拉断裂破坏、上下两层规格材之间横纹劈裂破坏和中部规格材的滚剪破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的破坏模式包括现浇混凝土层与正交胶合木板的界面发生剪切破坏和底部规格材顺纹受拉断裂破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的初始刚度和受弯承载力比正交胶合木楼板的分别提高了237.8%和60.1%。受火后，正交胶合木板底发生了明显炭化，正交胶合木-混凝土组合楼板发生了明显的受弯变形。在荷载比相同的条件下，正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限比正交胶合木楼板的提高了335.3%;随着荷载比由0.20增加至0.50时，试件耐火极限由74.1 min降低至30.6 min。正交胶合木-混凝土组合楼板耐火极限的数值模拟精度误差在14.1%以内，满足工程精度要求。     

闭口型压型钢板-再生混凝土组合楼板抗火性能研究

闭口型再生混凝土组合楼板兼具组合结构的优点与固废利用的特点，但高温下再生混凝土热工和力学性能与普通混凝土有明显差别，进一步造成了相应结构构件火灾下抗火性能的差异。为此，对闭口型再生混凝土组合楼板基于承载能力的耐火极限进行了试验与有限元研究，主要参数为再生粗骨料取代率、板型与荷载水平，分析挠度与不同位置处的温度发展，并建立了适用于该类楼板耐火极限简化计算方法。结果表明：受火90 min后，压型钢板与混凝土未发生分离，组合楼板保持了较好整体性；压型钢板闭口位置温度明显低于受火面底钢板，相同位置处再生混凝土组合板温度低于普通混凝土板；耐火极限受取代率的影响较小，再生混凝土组合板相对普通混凝土板耐火极限提高幅度在1.2%～9.2%,且远超过一级耐火极限90 min的要求；考虑钢板闭口部分受弯承载力贡献提出了耐火极限简化计算式，其可较好地预测组合板耐火极限。     

HRBF500级钢筋混凝土梁受火后力学性能试验研究

以HRBF500级钢筋混凝土梁为研究对象进行了常温下和受火后细晶粒钢筋混凝土梁的力学性能试验。在不同的受火时间作用下进行了5根细晶粒钢筋混凝土梁的明火试验,自然冷却至室温,然后进行静载试验。通过试验,观察其受火破坏现象、静载破坏形态和在不同工况下混凝土梁受火后剩余承载力的变化; 进行了2根细晶粒钢筋混凝土梁常温下的静载试验,得到荷载 挠度曲线关系,并与受火后的细晶粒钢筋混凝土梁剩余承载力进行比较。试验结果表明：高温对细晶粒钢筋混凝土梁的损伤很大,受火时间、配筋率、预加荷载对混凝土梁耐火性能有影响;受火时间越长,其剩余承载力越小;配筋率越小,其火灾后的剩余承载力越小;预加荷载降低梁的剩余承载力。     

碳氢火灾下钢桁-混凝土组合梁耐火试验研究

为研究钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能，开展了三榀简支下承式钢桁-混凝土组合模型梁的碳氢火灾试验。采集测点的时变温度，获得模型梁的温度场和传热模式；分析关键断面挠度变化规律和模型梁的破坏模式，揭示热-力耦合作用下的结构响应和破坏机理。研究结果表明：热-力耦合作用会使混凝土桥面板产生大量裂缝，并从中释放水蒸气，在裂缝较少的区域则会出现由于混凝土内部水蒸气压力过大导致的混凝土爆裂现象；混凝土板的隔火作用会使模型梁的温度场呈现出显著的分层现象，并在主桁斜杆高度方向上引起显著的温度梯度效应；横、纵梁下翼板会阻隔部分火焰，形成热辐射盲区，呈现出干扰式传热效应；模型梁的挠度历程可分为初增、缓增和急增3个阶段，当跨中挠度达到L/28后，难以持荷，可认为模型梁达到极限状态，表现为大挠度破坏；当外荷载水平降低10%、模型梁桁架高度增大25%时，分别可将耐火时间提高44.7%和33.3%。建立了经耐火试验验证的热-力-结构耦合数值分析模型，提出了针对钢桁-混凝土组合梁的四阶段损伤-破坏路径及其特征。     

预应力混凝土空心板耐火极限的试验研究

底面受火预应力混凝土空心板耐火极限由空心板跨中挠度、跨中挠度变化率和试件断裂破坏综合确定。通过5块预应力混凝土空心板底面受火耐火极限的对比试验,研究了不同持荷水平底面受火空心板的耐火极限。研究结果表明,分别持荷25%和50%极限荷载的空心板BP25和BP50的耐火极限分别为47 min和30 min,即随着持荷水平增加,底面受火空心板耐火极限明显降低。     

足尺L形方钢管混凝土组合异形柱受火后轴压承载力试验研究

对蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)处理过的L形方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)进行了3h耐火试验,结果表明该柱满足一级耐火等级柱构件的耐火极限要求。为了研究其受火后力学性能,对柱进行了轴压试验,得到其荷载-位移曲线、荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线。通过分析试验曲线和现象发现,加载初期L形SCFST柱表现出良好的线弹性,达到极限承载力之后,柱表现出较好的延性,三肢单柱间协同作用良好。L形SCFST柱绕弱轴XX发生整体弯曲,最终由于固定端的混凝土被压碎和钢管鼓曲开裂导致承载力丧失。通过有限元模拟得到SCFST柱的极限承载力和破坏模态,以及采用叠加理论得到SCFST柱的极限承载力,均与试验结果基本吻合,证明了这两种方法的可行性。对比结果表明受火后SCFST柱的材料性能和结构构造并未受到明显的影响,仍具有较高的承载力,进而验证了SCFST柱采用ALC板作为防火处理措施的可行性。     

不同受火边界下装配式框架的节点抗火性能研究

采用ABAQUS有限元分析软件建立装配式框架中节点上部和下部受火的分析模型,分析重要截面的温度场分布,并将耐火极限的计算值与试验值进行对比验证.研究一定参数范围内荷载比、配筋率、线刚度比对构件耐火极限的影响.研究表明:在不同的受火条件下,梁端变形在升温起初变化缓慢,而接近耐火极限时变形加快,破坏具有一定的突然性.荷载比对节点的耐火极限影响较为显著,表现为荷载比越大,耐火极限越小;配筋率增大时,节点耐火极限变小;随着线刚度比变大时,耐火极限变大.不同受火边界对中节点的耐火极限有一定的影响,两者耐火极限相差0.03％.在相同荷载比、配筋率、线刚度比条件下,上部受火节点耐火极限较下部受火耐火极限小.     

预应力混凝土空心板受火后力学性能试验研究

为比较不同受火时间后预应力混凝土空心板剩余承载力、跨中挠度和破坏形态的异同,制作了7块预应力混凝土空心板试件,其中3块为未受火对比试件,4块为底面分别受火15 min,30 min,45 min和60 min试件,对其开展受火后力学性能的对比研究。研究结果表明：对比试件和受火试件均发生弯曲破坏;升温过程中预应力混凝土空心板跨中挠度随受火时间增加而显著增加,熄火自然冷却后跨中挠度大部分可恢复,跨中残余挠度接近20 mm;受火时间大于15min时,受火后预应力混凝土空心板开裂荷载和破坏荷载均有所降低;当受火时间达到60 min时,开裂荷载和破坏荷载均急剧下降;受火试件初始弯曲刚度较对比试件明显降低,降低幅度基本与受火时间呈线性关系;相同荷载作用下受火试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显大于对比试件;采用等效截面法计算受火后预应力混凝土空心板的承载力基本满足工程精度要求。     

压型钢板-陶粒混凝土组合楼板火灾响应及火灾后受力性能试验研究

为了分析压型钢板-陶粒混凝土组合楼板的火灾响应,首先对受荷条件下的2块简支陶粒混凝土组合楼板进行了火灾行为试验,得到了其火灾温度响应及位移响应。在此基础上,进一步对2块受火后的压型钢板-陶粒混凝土组合楼板进行了火灾后受力性能试验研究,并对1块具有相同参数的组合楼板开展了常温下静载试验。结果表明：在楼板内部设置焊接栓钉将减弱组合楼板的抗火性能、降低组合楼板火灾后的承载力;与未受火作用的同样规格的组合楼板相比,火灾后压型钢板-陶粒混凝土组合楼板的破坏形式发生较大变化,但仍具有较高的承载力和良好的受力性能;压型钢板-陶粒混凝土组合楼板受火后为弯曲破坏,而未受火楼板则为剪切滑移破坏。     

受火后钢筋RPC简支梁受力性能试验研究

为了研究受火后活性粉末混凝土(RPC)构件的力学行为及其变形性能,完成5根受火后钢筋RPC简支梁受弯试验,获得了梁的正截面剩余承载力、荷载 跨中位移曲线及裂缝发展规律,考察了配筋率、荷载水平、受火时间等因素对受火后钢筋RPC简支梁受力性能的影响,并将试验结果与常温下受力性能进行对比分析。结果表明：配筋率为220%~5.13%、受火时间135min时,受火后钢筋RPC简支梁均保持为适筋破坏,且配筋率越大,剩余承载力越高,荷载水平越高、受火时间越长,剩余承载力越低;通过简化计算模型得到受火后钢筋RPC简支梁正截面剩余承载力计算值,与试验值吻合较好;受火后配筋率不低于3.94%的各试验梁剩余承载力与常温下相比降低了10%左右,钢筋RPC简支梁受明火作用后的承载力损失较小。     

粘贴CFRP布和增设钢梁加固受火后带整浇层预应力混凝土空心板楼面承载性能研究

为研究带约束预应力混凝土空心板整浇楼面受火后加固修复方法,共进行了3块带约束预应力混凝土空心板整浇楼面的对比试验研究,其中1块为未受火对比试件,1块为受火60min后未加固试件,1块为受火60min后粘贴CFRP布和增设钢梁加固试件。结果表明:受火60min后试件极限承载力较未受火对比试件降低13.9%。受火60min后加固试件的极限承载力和初始抗弯刚度显著提高;与受火后未加固试件相比,极限承载力提高40.3%、初始抗弯刚度提高26.1%,但破坏挠度降低52.1%、延性降低59.1%;与未受火对比试件相比,极限承载力提高20.8%,破坏挠度降低60.6%;CFRP布和钢梁的加固作用在后期贡献较大。运用ABAQUS软件对试件的受力性能进行了有限元模拟,模拟结果和试验结果吻合较好,可用于受火后该类结构的鉴定评估和加固修复设计。     

砌块夹心保温墙抗火性能试验研究

为研究不同保温材料砌块夹心保温墙的抗火性能,对两片砌块夹心保温墙试件进行了单面受火试验.试验观察了墙体受火过程中的现象,分析了墙体平面外挠度与受火时间的关系;根据试件的截面温度场分布,对比了不同保温材料墙体的保温隔热性能.试验结果表明:受火60min条件下,保温材料分别为岩棉和苯板的砌块夹心保温墙均能满足《建筑构件耐火试验方法》(GB/T 9978.1-2008)关于承载力、完整性以及隔热性的要求.     

不同持荷水平下预应力混凝土空心板耐火极限试验研究

通过15块预应力混凝土空心板底面受火耐火极限的对比试验，研究了不同持荷水平、板底是否涂抹水泥砂浆粉刷层的底面受火预应力混凝土空心板的耐火极限。结果表明，未受火对比试件和持荷受火试件均发生源于纯弯区受拉裂缝引起的弯曲破坏，持荷受火空心板的跨中挠度显著增大。有粉刷层持荷（8%~72%）p_u （p_u 为未受火对比试件极限荷载的平均值）的试件耐火极限为35~154 min；持荷小于50% p_u 有粉刷层预制空心板的耐火极限均大于43 min。无粉刷层持荷（16%~48%）p_u 的试件耐火极限为31~47 min。随着持荷水平增加，底面受火预制空心板耐火极限逐渐降低；板底涂抹粉刷层后，耐火极限明显提高。无粉刷层预制空心板在受火过程中，孔洞内温度和板顶温度均明显高于有粉刷层的预制空心板。持荷水平对孔洞内和板顶温升梯度无明显影响，但板底涂抹粉刷层对预制空心板温度场变化影响明显。     

车辆火灾下大跨径悬索桥抗火性能研究

为了研究不同车辆火灾规模下大跨径双层悬索桥的抗火性能,以主跨2 180 m的特大跨径双层悬索桥为研究对象,首先利用火灾动力学软件FDS建立悬索桥热分析模型,研究不同火源功率、火源位置、环境风向等因素对双层悬索桥的温度分布规律的影响,得到悬索桥关键构件温度-时间关系曲线。然后,利用有限元软件ABAQUS开展双层悬索桥热-力耦合数值仿真分析,选取高温下钢材及高强钢丝热工参数,研究悬索桥吊杆、加劲梁、桥面板的高温力学性能时变特征,对比不同环境风速、桁架高度、火源特性及位置等工况下双层悬索桥结构应力、变形及构件损伤行为,确定特大跨径双层悬索桥抗火关键部位及其耐火需求。最后,基于数值模拟结果,初步提出了双层悬索桥结构防火设计建议。结果表明：受火桥段的应力发展及失效位置与火源位置、功率及环境风向密切相关。当车辆起火位置位于桥梁下层时,由于桥面铺装隔热作用,下层结构受火灾影响较小。而热气流致使上部结构温度明显高于下部,火源附近的上层纵横梁、桥面板和吊杆等构件温度快速上升。由于钢材热膨胀效应,导致构件快速升温膨胀,膨胀时受到周围杆件的限制,导致压应力逐步增加。（1）火源位置：当火源位于横桥向中间车道,高应力区域集中在非机动车道上层纵横梁及桥面板。当火源位于横桥向非机动车道时,火源附近的上层桥面板发生强度破坏。（2）火源功率：随着火源功率增加,火场对桥梁高温影响效应增强,关键构件温度均逐渐增大,高温影响范围变大。火源功率为30 MW,在6 000 s内未发生强度破坏;火源功率为100 MW,其耐火时间为653 s;火源功率为200 MW,其耐火时间为413 s。可以看出,随着火源功率增大,桥梁结构耐火时间显著降低,最大降低可达93.11%。（3）环境风向：当火源位于横桥向应急车道,在外向风作用下,与两侧桁架相连的上层桥面板发生强度破坏;在内向风作用下,非机动车道附近的上层桥面板发生强度破坏。在内向风作用下受火桥段耐火时间为528 s,与外向风工况下相比,其耐火时间增加了3.0%。针对车辆火灾下大跨径双层悬索桥,应根据受火结构危险性进行抗火等级划分,并按等级进行分级抗火防护设计。     

三面及四面受火钢骨混凝土柱的耐火性能

在标准火灾条件下进行钢骨混凝土柱的耐火试验。以几何尺寸、三面或四面受火、荷载大小及偏心为参数,研究其对钢骨混凝土耐火性能的影响。结果表明:钢骨混凝土柱三面受火条件下的耐火性能高于四面受火;载荷比和荷载偏心的影响可以忽略;混凝土的剥落降低了柱耐火性能。将试验结果与现有规范进行对比可知,某些条件下,按规范计算的耐火性能可能偏高。     

正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响：随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。     

三面受火高强混凝土柱耐火极限研究

编制了三面受火高强混凝土柱高温全过程分析程序,程序的有效性得到试验数据的验证.利用该计算程序,分析了截面尺寸、轴压比、配筋率、计算长度和荷载偏心率等参数对ISO 834标准升温过程作用下三面受火高强混凝土柱耐火极限的影响规律.针对三面受火高强混凝土柱的不同截面尺寸、轴压比、配筋率、计算长度和荷载偏心率共4800种工况进行了高温反应分析.在此基础上,定量给出了该类构件耐火极限的实用计算方法.结果表明:严格控制轴压比和偏心率是提高三面受火高强混凝土柱耐火极限的有效措施.     

相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能

为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低; 截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加; 随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显; 耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。     

不同受火方式下混凝土柱耐火性能的试验研究

通过5根高强混凝土柱和2根普通混凝土柱的足尺明火试验,考察了不同受火方式对混凝土柱破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响。结果表明:(1)非四面受火柱的耐火极限较四面受火柱有很大提高,同时三面受火柱的耐火极限小于两面受火柱;(2)相同受火方式和相同轴压比下高强混凝土柱的耐火极限远低于普通混凝土柱;(3)相同受火方式下大轴压比普通混凝土柱的耐火极限可能小于中等轴压比的高强混凝土柱。在实际结构的抗火设计中,合理考虑受火方式、混凝土强度等级和轴压比的影响是十分必要的。     

使用损伤钢筋混凝土柱高温作用下受力性能试验研究与有限元分析

为研究裂缝对火灾下钢筋混凝土结构性能的影响,设计4个足尺寸钢筋混凝土偏压柱试件,以裂缝宽度ω作为损伤指标,加载使其产生ω分别为0.05、0.10、0.15、0.20mm的裂缝,继而对不同使用损伤的柱试件进行四面受火试验。试验研究表明：受火后裂缝宽度发展约为受火前10倍,深度约为受火前3倍;使用损伤愈大,柱极限耐火时间愈短。假定火灾下裂缝宽度、深度开展与受火试验升温时间成正比,采用ANSYS软件对偏压柱截面进行温度场有限元分析。结果表明：有限元分析得出的截面温度与试验实测温度有较好的拟合性;沿柱截面高度方向温度分布存在一个温度畸变平台且使用损伤越大平台越长,导致截面高温下承载力显著退化;沿柱计算长度方向各截面温度分布发生变化,有限元分析中假设沿柱计算长度方向各截面温度分布相同的结论不再适用。提出考虑损伤平台的高温下混凝土柱承载力简化计算模型,显著提高了计算精度,证明了该方法的正确性和可靠性。