H型截面钢柱抗火试验研究

对3根H型截面钢柱进行了火灾行为的试验研究。采用足尺试验形式,柱长3 300mm,钢柱在试验过程中限制轴向变形。通过试验得出了钢柱在火灾下的侧向变形情况,结果证明限制轴向变形对钢柱火灾行为产生明显的影响。试验结果为今后钢结构火灾行为研究提供了依据。     

H型截面钢柱抗火性能的试验研究

对2根H型截面钢柱进行了火灾行为的试验研究。采用足尺试验形式,柱长3 300mm,钢柱在试验过程中限制轴向变形。通过试验,得出了钢柱在火灾下的侧向变形和轴向约束力情况。试验表明,限制轴向变形对钢柱火灾行为产生明显的影响,二次受火钢柱极限温度明显降低。为今后钢结构火灾行为研究提供依据。     

某高炉室外钢框架柱抗火性能研究

室外钢结构受火情况特殊,采用标准火灾升温曲线加载过于保守,因此宜结合实际火灾场景考虑。本文结合火灾模拟软件FDS与有限元软件ABAQUS,分析了某高炉室内火灾场景下的空气温度场分布,获得了室外钢柱表面热烟气温度,并通过公式计算出考虑火焰辐射作用的钢柱升温;将得到的钢柱温度导入有限元力学模型进行热力耦合分析,研究了高温作用下钢柱的变形以及截面应力分布情况,分析了受火过程中钢柱轴向位移的变化特点,比较了荷载比对受火钢柱位移的影响,结果表明:钢柱高温下轴向变形可分为三个阶段,即膨胀、压缩和破坏阶段;钢柱受火后支座处截面应力最大,且各柱支座截面应力分布类似;荷载比越大,钢柱受火后轴向压缩变形越大。     

考虑蠕变和残余应力释放的Q460钢柱抗火设计方法

承受荷载的钢结构在火灾下可发生明显的蠕变变形,钢结构中的焊接残余应力在火灾下也会一定程度地释放,因而高温蠕变变形和残余应力会对钢柱的耐火性能产生影响.为了准确地对高强度Q460钢柱进行抗火设计,有必要定量分析高温蠕变和残余应力释放对钢柱承载力的影响.采用电炉对2根焊接H形Q460钢柱进行耐火试验,得到无保护Q460钢柱...     

约束H型钢柱火灾响应及火灾后力学性能试验研究

通过对端部约束H型钢柱火灾响应及火灾后力学性能的对比试验研究,分析了不同约束条件对H型钢柱火灾行为及受火后力学性能的影响。试验测定了钢柱的温度响应及位移响应,在此基础上进一步开展了火灾后的力学性能试验。结果表明：钢柱在升温和降温过程中存在一定的滞后性,火灾升温时柱顶位移按自由膨胀、对称约束及不对称约束依次减小;约束性质对火灾后H型钢柱的力学性能有明显的影响,对称约束的H型钢柱在火灾后的应变明显不同于非对称约束的情况,而且非对称约束钢柱压曲破坏前的整体刚度明显高于对称约束;无约束H型钢柱受火后的整体屈曲主要沿弱轴方向弯曲,而约束H型钢柱受火后的整体受压屈曲则沿两个方向均有明显的侧向弯曲,且沿弱轴方向的受压曲线基本呈三角形,绕强轴方向则为S形。     

H型截面钢柱抗火简化计算研究

笔者对H型截面钢柱进行抗火简化计算研究,利用推导出来的简化公式对3根钢柱在火灾下的极限承载力进行了计算,并将简化计算值与试验值进行比较分析.得出结论:钢柱在火灾作用下,沿弱轴方向的长细比大于沿强轴方向的长细比,沿弱轴方向的失稳临界力小于沿强轴方向的失稳临界力,钢柱沿弱轴方向先行破坏.对于不限制轴向变形钢柱,简化计算结果和试验值吻合较好,简化计算是可行的.     

三面受火钢柱的抗火性能分析

应用ANSYS软件计算了钢柱在标准的升温模式下的温度场,分析了在三面受火作用下钢柱截面的温度变化情况。然后,利用ANSYS的耦合分析,将温度场导入结构分析中,进一步分析研究了在火灾下的钢柱截面温度分布对钢柱附加挠度的影响以及钢柱扭转变形发展规律,推导了由于温度效应引起的钢柱附加挠度的计算公式,为钢结构的抗火设计提供一定的参考价值。     

高温下墙板约束对轴心受压钢柱承载力的影响

外挂墙板的钢柱在火灾下的受力特性与单纯的钢柱有较大差别。通过对火灾下不同荷载比且具有不同连接点的钢柱承载力特性的计算研究,了解带有墙板钢柱在火灾下的特性,为建立带有墙板钢柱的抗火设计方法提供依据。     

轻型钢结构住宅防火性能分析

通过有限元软件ANSYS对火灾下低层轻型钢结构住宅进行分析,研究了有楼板连接的由C型钢柱和梁组成的框架的温度场分布,在火灾作用下结构破坏的过程以及影响结构防火性能的相关因素.结果表明:随着温度的升高,C型钢柱会产生明显的弯扭屈曲,而且柱靠近节点处会产生明显的局部变形.     

国际期刊导读

火灾下蠕变对轴向约束钢柱屈曲的影响 目前,大多采用考虑蠕变的Harmathy蠕变模型进行耐火性分析。Harmathy蠕变模型仅能预测恒定应力下一定精度的蠕变,不适用于应力变化的情况。轴向约束钢柱遇到火灾时,火灾过程中应力将随着时间和温度的变化而迅速变化。该文研究了火灾下蠕变对轴向受压钢柱屈曲性能的影响。使用ANSYS软件中能够预测任何时间、应力或温度下钢材蠕变应力的蠕变模型来预测蠕变应力。分别对考虑和不考虑蠕变的情况进行数值模拟,并对两种情况下的屈曲温度和轴向变形结果进行对比分析。快火和慢火工况都考虑在内。研究结果显示,慢火工况下考虑蠕变的轴向约束钢柱屈曲温度高于不考虑蠕变的屈曲温度,快火工况下考虑蠕变的轴向约束钢柱屈曲温度可能高于也可能低于不考虑蠕变的屈曲温度。     

Experimental study on the fire resistance of steel columns protected with fire boards

The thickness of the fire protection material of steel columns should be determined to guarantee the load-bearing capacity of the steel columns during a fire. In Korean standards, the strength capacity of steel columns is evaluated by measuring the axial deflection or surface temperature of only one H-section of 300x300x10x15 or similar dimensions in a fire test. Once the thickness of a fire protection material is approved, it can be applied to any section, regardless of the size and shape. However, in order to properly protect a building from a severe fire, the appropriate thickness of the fire protection material should be determined with consideration of the section factor, size and shape of steel columns in accordance with building regulations. This paper describes a series of full-scale and small-scale fire tests which were conducted on H-section and Rectangular Hollow Section (RHS) steel columns protected with glass fiber reinforced gypsum (GRG) boards and cellulose fiber reinforced cement (CRC) boards. The main factors of the fire tests were the section factor, the section shape and the thickness of the fire protection materials. Simple equations to predict the thickness of a fire protection material of steel sections, accounting for the shape factor and the required fire resistance, are proposed. A comparative study on the efficiency between the newly developed columns with two types of fire boards and the conventional columns with a combination of spray and gypsum boards was also conducted, and results are reported herein.     

不同火灾工况下钢梁-钢管混凝土柱平面框架受火全过程分析

采用多尺度建模方法建立了考虑钢材高温蠕变的三层三跨钢梁-钢管混凝土柱平面框架火灾全过程热-力耦合数值模型,研究不同火灾工况下平面框架经历常温加载、恒载升温、降温和火灾后等不同受火阶段的力学性能。在与已有试验对比验证的基础上,分析了框架经历升温和降温后受火钢梁跨中挠度和受火柱顶轴向变形与升降温时间关系,计算了火灾后框架底层柱底水平荷载P-框架顶层水平位移Δ关系曲线。研究结果表明：钢材的高温蠕变是钢材在热力耦合作用下应变的一部分,计算过程中需要考虑其影响;钢梁在升温过程中由于高温膨胀对框架柱产生外推作用,而进入降温阶段后钢梁产生明显的收缩变形;框架底层三跨同时受火时钢梁跨中挠曲变形最大,受火初期柱顶轴向压缩变形小于膨胀变形;受火后框架水平承载力和初始刚度均随受火区域的增大呈下降趋势。     

矩形钢管混凝土柱的防火保护

简要介绍了关于火灾下矩形钢管混凝土柱力学性能的研究成果。对构件耐火性能的实验情况、影响耐火极限的重要因素和确定厚涂型方钢管混凝土保护层厚度的实用计算方法作了详细说明 ,并结合工程中矩形钢管混凝土柱的抗火设计实例 ,说明规程课题组提出的抗火设计方法的有效性。研究成果可为有关矩形钢管混凝土工程进行抗火设计时提供参考     

防火涂料局部破损后约束钢柱的临界温度

为了研究防火涂料局部破损后钢柱的抗火性能,根据分段平衡微分方程,分别推导了两端铰支和固支的钢柱局部防火涂料破损后高温下的挠曲线方程,采用边缘屈服准则得出了局部防火涂料破损后轴向约束钢柱临界温度的计算方法。用有限元对高温下的挠度和轴向位移进行了验证,结果吻合较好。通过算例计算了两端铰支轴向约束刚度内力随温度的变化关系,并计算了临界温度。研究结果表明:轴向约束增加高温下钢柱的内力,降低钢柱的临界温度;破损长度越长、轴向约束刚度越大,临界温度越低。     

单层单跨钢框架抗火性能的试验研究

本文对2榀H型钢单层单跨钢框架进行抗火性能的试验研究。试验采用足尺试件,钢梁长3400mm,钢柱高3200mm,混凝土板宽1000mm。试验中考虑不同受火工况对钢框架抗火性能的影响。通过试验得出了梁、板、柱温度场变化规律和钢框架变形情况。试验结果表明:火灾下,由于钢筋混凝土板的存在,钢梁沿截面高度各点温度不一致,即钢梁沿截面高度存在温度变化的温度场;梁柱全部受火的单层单跨钢框架(节点受到保护)破坏方式为钢柱压屈破坏,破坏位置在受到保护的钢节点下部的钢柱上。本文研究结果为今后钢结构抗火性能的进一步研究提供参考数据。     

火灾作用后钢管混凝土柱的承载力研究

在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力 应变关系模型的基础上 ,本文利用数值分析方法成功地计算出ISO 83 4规定的标准升温曲线作用后圆钢管混凝土和方钢管混凝土压弯构件荷载 变形关系曲线 ,理论计算结果和试验结果基本吻合。在系统分析火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率和构件截面尺寸等因素对火灾作用后钢管混凝土构件承载力影响规律的基础上 ,提出火灾作用后圆钢管混凝土和方钢管混凝土构件承载力的简化计算方法     

Experimental study on local buckling of axially compressed steel stub columns at elevated temperatures

There are few design provisions in codes and standards on local buckling of steel columns under fire conditions. To examine the local stability of steel stub columns at elevated temperatures, 12 stub columns were tested under simultaneous application of load and fire conditions. The test variables included Grade (type) of steel, buckling resistance, temperature and load levels. During fire tests, cross sectional temperatures, axial displacement, buckling deflection, and local buckling failure modes of flange and web of stub columns were recorded at various temperatures. Data from the tests is utilized to evaluate buckling resistance of flange and web both at room and elevated temperatures by applying the ultimate strain method and curve inflexion point method. Results from fire tests are utilized to validate a finite element model developed for tracing local buckling of steel columns at elevated temperatures. Results from fire tests and finite element analysis show that failure mode of columns at room and elevated temperatures follow similar pattern but the load bearing capacity of Q460 steel columns degrade much more rapidly under fire conditions than that of Q235 steel columns. Further, Eurocode 3 provisions for local buckling produce non-conservative results in certain situations.     

钢管混凝土柱耐火极限研究

钢管混凝土具有承载力高、耐火性能好等一系列优点,正被越来越广泛应用于高层建筑及其它工业建筑中。本文对火灾下钢管混凝土柱的力学性能进行了分析,采用纤维模型法建立了理论分析模型,计算了钢管混凝土柱在标准升温曲线下的耐火极限,并和以往的实验结果比较,二者符合较好。