高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

耐火钢-混凝土组合梁耐火极限和承载力

为了得到标准升温下耐火钢-混凝土组合梁截面抗弯极限承载力-时间曲线和一定荷载比下组合梁的耐火极限,基于舞钢耐火钢Q345-FR钢板高温力学性能试验结果,采用有限元方法对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能进行高温稳态分析和瞬态分析.考察混凝土板尺寸、钢梁截面尺寸、涂料厚度、荷载比等参数对高温下组合梁承载力和耐火极限的影响.提出耐火钢组合梁高温下承载力和耐火极限计算公式,公式计算结果与有限元结果非常吻合.将有限元计算结果与规程CECS200:2006方法的计算结果进行对比分析,结果表明规程方法偏于保守,受火时间越长,保守程度越大;建议将腹板和下翼缘的温度分开计算,修正后的规范方法计算耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能更为合理.     

钢-混凝土组合板耐火性能的研究

应用有限元程序分析了钢－混凝土组合板的温度场。采用数值算法计算了组合板的耐火极限,同时分析了影响组合板耐火极限的参数。结果表明：由于混凝土的吸热作用,组合板的耐火性能要优于钢结构;随着板厚的增加,混凝土强度的提高,板的耐火极限增加;随着含钢率的增加耐火极限降低。温度场和耐火极限的计算结果得到了有关试验数据的验证,两者吻合较好。最后本文对组合板的防火设计进行了研究,并对防火保护层厚度进行了计算。     

波纹钢腹板组合框架抗火性能研究

为深入认识波纹钢腹板组合框架这种新型装配式结构体系的耐火能力,对其抗火性能进行了有限元模拟和分析。考虑波纹钢腹板界面特征,建立了框架温度场和热力耦合分析模型,并验证了模型的合理性。分析了框架截面温度场分布特征,以及梁火灾荷载比、柱火灾荷载比、线刚度比、配筋率、耐火保护层对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。研究结果表明：在火灾过程中,波纹钢腹板组合柱温度分布呈现梅花状;框架在火灾下的破坏模式主要为柱破坏,框架柱呈现C型弯曲破坏;柱轴压比、梁柱线刚度比、梁荷载比对框架的耐火极限存在不同程度的影响,而配筋率影响很小;工程中常用参数范围无耐火保护情况下,框架耐火极限一般小于60 min。研究结果可供此类结构抗火设计参考。     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

火灾作用下钢筋混凝土构件等效火灾荷载的计算

国内外混凝土规范中已明确给出计算构件耐火极限的方法,钢筋混凝土构件防火研究的主要目的是为进行钢筋混凝土构件的耐火极限研究.而在结构设计中,往往直接考虑的是荷载作用,为此提出一个新概念--等效火灾荷载,将火灾对结构的影响直接考虑成荷载作用.在确定了混凝土构件的截面温度场后,利用一种简化计算方法计算出钢筋混凝土构件的等效火灾荷载,进而计算出钢筋混凝土构件的耐火极限.在火灾中,作为结构最基本的构件梁柱可能受到单面或多面的火作用,这里仅介绍三面受火钢筋混凝土简支梁等效火灾荷载的计算,利用此法简单计算便可得出等效火灾荷载和耐火极限.     

耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能

为研究耐火钢-混凝土简支组合梁在火灾下的变形性能和耐火极限,基于有限元软件ABAQUS建立的分析模型分别对采用防火涂料和防火板保护的耐火钢-混凝土简支组合梁标准升温下的抗火性能进行模拟.分析了荷载比、防火保护层、材料强度、截面尺寸、混凝土楼板中纵向钢筋等因素对组合梁耐火极限的影响.结果表明:荷载比和防火保护层厚度是影响耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能最重要的两个因素.钢梁板件厚、翼缘宽等对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能有一定有利影响.材料强度、钢梁高和楼板厚、楼板宽和楼板中纵向钢筋直径对耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限影响不大.同等条件下防火板比防火涂料具有更好的防火保护效果.当荷载比为0.5~0.7时,使用耐火钢替换普通钢后钢-混凝土简支组合梁的耐火极限提高35%~40%,可减小防火涂料厚度30%左右.采用中国规范(CECS 200:2006)中的方法计算耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限,和有限元计算结果相比荷载比较小时偏保守.     

钢管混凝土柱耐火极限的计算分析

利用有限元方法,在时间域上对火灾下钢管混凝土柱力学性能进行了全过程分析,考虑了火灾作用时间对构件的损伤累积作用,并编制非线性有限元程序NFACFST.利用该程序计算了ISO-834标准升温曲线作用下钢管混凝土柱的耐火极限tR,与以往国内外试验结果进行比较,二者符合较好.在此基础上,对圆形和矩形钢管混凝土柱耐火极限进行了参数分析,选用的参数包括轴压比n、截面边长D、含钢率α、长细比λ等.本文提供的火灾作用下钢管混凝土柱全过程分析方法,可为更合理地进行钢管混凝土柱的抗火设计提供参考.     

火灾影响下钢筋混凝土单向板的计算方法

对材料在高温下的力学性能曲线进行简化得到其简化模型，然后根据高温下的截面性质得到截面极限弯矩计算公式，运用板的塑性绞铰法求得板的极限弯矩，带入截面的计算公式中，即可求得截面的配筋。通过此法可以简单计算板在火灾下的配筋，以及通过已知配筋求板的耐火极限。     

耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力

为了得到耐火钢圆钢管混凝土柱的防火性能,利用ANYSY有限元软件对火灾升温曲线下钢管混凝土柱进行温度场模拟,变化钢管直径、长细比、含钢率、钢材强度、混凝土强度、受火时间、荷载偏心率、荷载比等参数,采用数值计算方法求解耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力.提出耐火极限和承载力的实用计算公式,公式与数值计算结果吻合度高,可为有关工程的抗火设计提供参考.研究结果表明,与普通柱相比,在一定时间内耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力提高显著,因此可减薄甚至取消防火涂层.     

三面受火型钢混凝土柱耐火极限的试验研究与理论分析

制作了2根三面受火型钢混凝土柱,在标准升温条件下进行耐火极限试验,测量了构件轴向变形及中部侧向变形,观察了混凝土的爆裂及构件破坏过程,获得了构件的耐火极限。然后应用有限元软件ABAQUS建立了三面受火型钢混凝土柱三维非线性有限元模型,计算结果得到了试验数据的验证。结果表明,火灾荷载比及偏心率对三面受火型钢混凝土柱的耐火极限有很大的影响,有限元模型可以用来模拟三面受火型钢混凝土柱的温度场及耐火极限。     

耐火钢-混凝土组合梁抗火性能试验

进行2个防火涂料厚度不同的耐火钢-混凝土组合梁试件,以及1个同等条件下的普通钢-混凝土组合梁试件作为对照组的抗火试验.测量炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁跨中竖向挠度.试验结果表明:可取跨中挠度达到梁跨的1/30作为简支耐火钢-混凝土组合梁达到耐火极限状态的界限.防火涂料厚度为15mm的耐火钢-混凝土组合梁耐火极限时间为93min,比相同条件下的普通钢-混凝土组合梁耐火极限时间64min提高了45.3%;当防火涂料厚度为25 mm时,耐火钢-混凝土组合梁的耐火极限时间为132 min,超过中国规范(GB50016:2014)中梁一级防火的要求.在一定的火灾和荷载等条件下,采用相同强度等级耐火钢的钢-混凝土组合梁具有更好的抗火性能,可减小建筑物的防火涂层厚度.     

标准升温下轴向约束PEC柱耐火极限及影响因素分析

为考察高温下相邻构件作用对PEC柱耐火极限的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱数值分析模型,得到了试验数据的验证。应用验证后的模型,分析了火灾荷载比、轴向约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱耐火极限的影响规律。结果表明,随着火灾荷载比的增大,约束PEC柱的耐火极限呈线性降低的趋势;轴向约束刚度比对PEC柱耐火极限几乎没有影响;长细比和偏心率对PEC柱耐火极限影响不大;在荷载比相同的情况下,随着长细比的增加PEC柱耐火极限略有降低,随着偏心率的增加PEC柱耐火极限略有上升。     

压型钢板钢-混凝土组合板抗火研究的现状和特点

对压型钢板钢－混凝土组合板这种新型结构,由于国内还没制定其防火和耐火的规定,不但制约了该结构的推广,而且对已建成结构的耐火席缺乏必要的科学依据,在火灾的作用下,结构的内力,变形了承载力均与常温有不同的特点,因此有必要对其耐火性能进行研究。     

火灾下钢筋混凝土板保护层厚度的选取

采用理论分析与有限元分析相结合的方法，研究了火灾下三跨连续钢筋混凝土板保护层厚度对楼板刚度、极限抗弯承载力及耐火能力的影响，发现：（1）保护层厚度的增加一方面降低了楼板的有效高度，引起极限抗弯承载力及刚度的降低；但同时也降低了钢筋的升温速度，减缓了钢筋强度、刚度退化的速度．综合考虑保护层厚度的影响，建议保护层厚度取值20～25mm．（2）适当地增加截面的高度可有效地提高连续板的耐火极限．     

三面受火小偏压SRC柱耐火极限试验

由于所处位置不同,结构中的柱有可能处于非四面均匀受火状态,受火边界的差异将导致柱耐火性能存在一定的差异.为认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,进行了两根ISO-834标准火灾作用下、三面受火(受拉侧不受火)SRC柱在小偏心荷载作用下的耐火极限试验,观察了试件破坏过程,获取了截面温度场分布、轴向变形-时间关系曲线、侧向变形-时间关系曲线及构件的耐火极限,分析了有关规律及机理.试验结果表明,混凝土爆裂(崩落)对截面温度场及构件耐火极限均有影响;荷载比和偏心率是影响高温下SRC偏压构件变形特征及耐火极限的重要因素.试验结果可供三面受火SRC柱耐火设计参考.     

火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考,在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律,按照GB 9978.1—2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护3种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验,用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,吻合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时,不同导热率防火板的极限厚度表可以作为工程应用参考。     

基于有限元分析的木结构屋架耐火性能研究

为了研究木结构屋架的耐火性能,利用有限元数值分析软件,对某景区中的一栋典型的木结构建筑屋架进行了热-力耦合分析,计算了木屋架的温度场,研究了木屋架在常温和高温下的变形,炭化和温度对木屋架构件变形的影响,以及常温和高温下的木屋架构件的变形规律.结果表明火灾高温对屋架构件的变形影响较大,木屋架小构件望板和椽子耐火时间不到35 min,木屋架主要构件的耐火极限满足规范规定.     

火灾影响下钢筋混凝土单向板的计算方法

对材料在高温下的力学性能曲线进行简化得到其简化模型,然后根据高温下的截面性质得到截面极限弯矩计算公式,运用板的塑性绞铰法求得板的极限弯矩,带入截面的计算公式中,即可求得截面的配筋。通过此法可以简单计算板在火灾下的配筋,以及通过已知配筋求板的耐火极限。     

基于反演法的高温下钢框架极限荷载确定

高温下钢框架试验中外荷载大小的选定对试验结果有着重要的影响。本文应用火灾科学和相关结构理论,对钢框架在高温下的力学特征进行分析,提出一种基于试验对比的反演计算法;该方法利用相关规范来反推不同温度下的极限荷载,并分析了钢框架主要构件在火灾下的受力特性;通过数值分析验证了两层两跨钢框架极限荷载理论计算结果,为以后进行相关钢框架试验研究提供参考依据。