影响组合梁抗火性能的两个因素分析

目前火灾下钢—混凝土组合梁承载力计算一般是没有考虑压型钢板型号、边界条件等因素对组合梁抗火承载力的影响[1],本文采用有限元方法针对不同压型钢板型号、不同边界条件下的组合梁采用有限元模型进行抗火性能分析,得出了一些对组合梁抗火计算与设计有益的结果。     

高性能耐火耐候钢-混凝土简支组合梁抗火性能的数值分析

随着钢材冶炼技术发展,采用耐火耐候钢、闭口压型钢板提升钢-混凝土组合梁抗火性能成为钢结构抗火设计新方法。采用ABAQUS有限元软件,选取合理的材料高温热-力学性能参数和计算策略,并通过数值计算结果与钢-混凝土组合梁抗火性能试验结果对比,验证了数值模型的准确性与可靠性。以此为基准模型,改变材料热膨胀系数、荷载比、钢梁截面尺寸等参数,总结得出钢材热膨胀系数、钢梁高度、楼板厚度、荷载比对耐火耐候钢-混凝土简支组合梁耐火极限影响较大的结论,并基于参数化计算,分析数值模型计算组合梁正截面抗弯承载力与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中承载力法计算结果的差异,提出了标准升温下该型组合梁修正的承载力计算方法。     

轻钢-混凝土组合梁抗火计算方法

应用ANSYS软件计算了轻钢-混凝土组合梁截面在标准升温模式下的温度场，并分析了各参数对截面温度场的影响；然后利用其后处理功能将温度场计算结果导入轻钢-混凝土组合梁抗火计算程序，对其抗火全过程曲线和抗力折减系数进行了分析。结果表明：由于混凝土的热作用，钢梁的温度明显低于无混凝土时的裸钢构件；影响全过程曲线和抗力的折减系数的主要参数是梁高和钢梁厚度，而其它参数影响较小；抗力折减系数的变化在后期比前期剧烈一些。     

钢-混凝土组合梁抗火性能研究综述

随着钢-混凝土组合梁的广泛应用,组合梁的抗火性能和设计方法越来越引起人们的重视。目前关于钢-混凝土组合梁的抗火性能研究文献还不多。对国内外钢-混凝土组合梁的抗火性能试验和理论研究以及高温下栓钉的受力性能研究进行了文献综述,指出了目前研究中存在的问题和不足。此外,还对国内外常用的几个规范中关于钢-混凝土组合梁抗火设计方法和理论进行了分析和总结,用一个算例计算了组合梁的临界温度并进行了对比。最后对未来的研究趋势进行了展望。研究工作可为开展钢-混凝土组合梁抗火性能研究和进行组合梁抗火设计提供参考。     

钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究

对两种组合梁形式:主梁式试件(压型钢板肋平行于钢梁)和次梁式试件(压型钢板肋垂直于钢梁)分别进行了抗火试验。试验中量测了试验炉火升温过程,试件的温度和跨中挠度。通过对试验结果的分析发现:由于混凝土板有明显的阻热作用,组合梁中的混凝土板升温较慢,钢梁升温较快,导致钢梁截面温度分布不均匀;由于高温和外力共同作用下,在梁端发生混凝土抗剪破坏,而栓钉由于受到混凝土的保护,温度较低,栓钉仍能正常发挥抗剪连接作用;跨中挠度达到梁跨的1/30后,变形快速增大,随之在跨中形成一条横向贯穿混凝土楼板的主压溃裂缝,产生塑性铰并形成机构,使简支组合梁产生不适于继续承载的变形,达到破坏。     

约束组合梁抗火试验及理论研究

处于整体结构中的构件受到相邻结构构件的约束作用,其火灾中的反应与单个构件具有明显差异。采用约束框架模拟整体结构为组合梁提供约束作用,通过2个组合梁试件研究简支组合梁和连续组合梁的火灾反应。试验表明,在整个火灾过程中,组合梁轴力、挠度及其抵抗弯距相互影响和转化,共同抵抗外荷载作用。在火灾初始阶段,组合梁轴力为压力,削弱了组合梁抗火能力;在火灾中后期,组合梁轴力发展为拉力,挠度可达跨度的1/15,产生的悬链线效应有效提高了组合梁极限抗火能力。简支组合梁和连续组合梁均发生了下翼缘屈曲,下翼缘屈曲是组合梁轴力由压力向拉力的转折点。依据功能原理建立了组合梁下翼缘屈曲的屈服线模型和计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。     

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析

基于ANSYS热分析结果,建立冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁在标准火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型,对荷载水平、混凝土强度、槽钢截面几何尺寸、防火涂层厚度、加载位置和加载方式等不同影响因素下的组合梁抗火性能进行有限元分析。结果表明：防火涂层厚度和荷载水平对组合梁抗火性能的影响显著,槽钢截面腹板高度和腹板厚度次之,混凝土强度、加载位置、加载方式和槽钢翼缘厚度等因素对组合梁的抗火性能影响很小,可以忽略不计;防火涂层厚度一定时,组合梁的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,组合梁的耐火极限随防火涂层厚度的增加而呈非线性提高;填充混凝土可有效降低钢梁截面的温度,产生温升延时效应,在升温前期,冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁的温度低于未填充混凝土的型钢梁,降幅可达15％~60％。在ISO-834标准火灾作用下,组合梁跨中挠度 δ=l/25 可作为其达到耐火极限的判别标准。     

组合梁的抗扭刚度分析

为研究钢-混凝土组合梁的抗扭刚度,在试验结果基础上,对钢-混凝土组合梁的抗扭刚度进行研究,分 别导出开、闭口组合梁在开裂前、从开裂到极限破坏、极限破坏三阶段的抗扭刚度计算公式;利用空间桁架模型理论,分析影响抗扭刚度的主要参数,并对计算值和实测值进行对比分析.     

耐火钢梁的抗火性能参数分析与抗火设计

介绍了耐火钢的高温性能参数及火灾下耐火钢构件的升温计算 ,利用ANSYS有限元分析软件所建立的火灾升温条件下耐火钢梁的非线性有限元分析模型 ,进行了大量的参数分析 ,研究各种参数的变化对耐火钢梁抗火临界温度的影响 ,进而提出耐火钢梁抗火设计的简便方法。最后通过算例验证了方法的可靠性。     

组合梁的抗扭刚度分析

为研究钢—混凝土组合梁的抗扭刚度,在试验结果基础上,对钢—混凝土组合梁的抗扭刚度进行研究,分别导出开、闭口组合梁在开裂前、从开裂到极限破坏、极限破坏三阶段的抗扭刚度计算公式;利用空间桁架模型理论,分析影响抗扭刚度的主要参数,并对计算值和实测值进行对比分析。     

组合梁翼缘有效宽度研究进展

钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,混凝土翼缘板存在剪力滞后现象,设计中普遍采用翼缘有效宽度的概念进行设计。鉴于目前对有效宽度取值的研究不够成熟,而且有效宽度的确定是设计中应解决的关键技术问题之一,为推动对这一问题的深入研究,本文搜集整理了国内外相关资料,在评述已有研究成果的基础上,指出进一步研究应解决的关键问题。     

钢与钢-混凝土组合结构抗火研究进展

钢及钢-混凝土组合结构抗火问题一直是建筑安全领域的中心课题,吸引大批学者去研究,并取得了丰硕的成果。为此,系统地总结和概括了这些成果,同时指出需进一步解决的问题和未来发展方向。     

大跨度钢-混凝土组合梁分析与设计

结合某工程大跨度钢一混凝土组合梁设计,通过对混凝土楼板和钢梁上、下翼缘厚度的优选分析,针对组合梁中混凝土翼板厚度和钢梁截面的选取方法以及梁柱连接和梁梁拼接的节.k设计与构造措施提出了一些设计建议,可供类似工程设计参考.     

预应力钢-混凝土组合梁的抗弯承载力研究

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑滑移效应和预应力筋内力增量的弹性抗弯承载力计算公式 ,提出了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋内力增量的极限抗弯承载力的两步计算法。计算结果与试验结果吻合良好。建议的计算公式对预应力钢 -混凝土组合梁的设计具有实用参考价值     

预应力钢-混凝土组合梁的刚度

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋在荷载作用下的内力增量和滑移效应的挠度计算模型及折减刚度的修正公式 ,计算结果与实测值吻合良好。建议的计算公式对预应力钢 -混凝土组合梁的设计具有实用参考价值     

预应力钢-混凝土连续组合梁内力重分布试验研究

在 6根两跨预应力钢 -混凝土连续组合梁试验的基础上 ,对预应力钢 -混凝土连续组合梁内力重分布过程及弯矩调幅系数进行了研究 ,并提出了与普通连续组合梁相统一的弯矩调幅系数计算公式 ,计算结果与实测结果吻合良好     

钢-混凝土简支组合梁的恢复力模型

根据5根不同剪力连接度钢-混凝土简支组合梁在低周竖向反复荷载作用下的恢复力特性试验结果,对不同剪力连接度组合梁的屈服荷载、屈服挠度、极限荷载、极限挠度及平台荷载进行分析,建立简支钢-混凝土组合梁正向加载和反向加载的骨架曲线模型,并提出统一的实用计算公式,根据试验结果,建立简支组合梁的荷载-挠度恢复力模型的滞回规则.     

钢-混凝土组合梁扭转的组合作用分析

在试验及理论分析的基础上,对开口截面钢-混凝土组合梁在扭转中的组合作用进行研究。组合梁在扭转中,即使是纯扭作用下,截面上仍存在组合作用,分析时不能忽略混凝土翼板和钢梁间的相互约束作用,否则会低估组合梁的抗扭能力。钢梁自身的抗扭作用很小,钢梁对组合梁扭转的贡献在于,它向混凝土翼板提供了纵向约束。在钢筋混凝土变角软化桁架模型(RA-STM)的基础上,通过引入平截面假定,以考虑组合梁扭转中的组合作用,建立适于分析开口截面钢-混凝土组合弯扭性能的三维桁架模型:在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。所分析内容充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。计算结果与试验结果吻合良好。此外还简要评价了现有的组合梁极限扭矩计算公式的不足。     

钢-混凝土连续组合梁的稳定

连续组合梁的局部失稳和侧向失稳是影响承载能力的重要因素 ,我国现行设计规范对组合梁的稳定计算主要沿用钢结构梁的设计方法 ,与组合梁实际失隐情况不符。为此 ,评述了近年来连续组合梁失稳方面的研究进展 ,介绍了英国和欧洲规范以及AASHTO等有关稳定设计方法 ,可供工程设计人员参考