英国、澳大利亚和欧洲钢结构抗火设计规范综述

本文介绍了英国、澳大利亚和欧洲的钢结构抗火设计规范。对各国规范中的结构抗火分析方法、高温下的材料特性及抗火设计方法进行了介绍及比较,指出了各规范的优缺点,对我国的钢结构抗火研究及钢结构设计人员有借鉴作用。     

钢结构抗火研究现状与发展趋势

分析了钢结构抗火研究的现状,指出了钢结构抗火研究尚存在的问题,对钢结构抗火研究趋势进行了展望。     

钢材高温下应力-应变曲线研究

火灾是影响钢结构设计的最主要因素.对钢结构抗火设计的现行方法进行了分析,并指出各种方法所存在的缺陷,通过对钢结构抗火力学性能的研究,参照欧洲标准对常见钢材高温下应力-应变性能进行了分析与计算,得出了便于使用的应力-应变关系.     

高层建筑钢结构设计要点分析

当前高层建筑已成为城市的主要建筑形式.由于钢结构具有跨度大、施工速度快及造价低等特点,因此钢结构开始在高层建筑中开始应用.这就需要做好高层建筑钢结构设计工作,充分的将结构质量、安全、经济性及施工进度等多种因素结合在一起,确保设计的科学性和合理性,使钢结构的质量、安全和使用效能保持在最佳的状态.文中从高层建筑钢结构的主要特点出发,对高层钢结构设计的要点进行了分析,并进一步对建筑钢结构的抗火和抗震设计进行了具体阐述.     

外伸端板中节点火灾行为的有限元分析

采用三维非线性有限元分析的方法，讨论了钢结构外伸端板中节点的抗火性能，研究了端板厚度和柱加劲肋对节点抗火性能的影响。通过分析，得出了节点在同一荷栽不同温度下的温度-转角曲线。最后根据分析结果提出了设计和施工建议。     

平面钢框架防火保护层厚度的计算

在综合国内外钢结构抗火性能研究的基础上,根据传热学的经典理论及有限元基本理论,利用有限元分析软件ABAQUS的热-应力耦合分析,采用欧洲规范建议的高温下钢材的物理性能和力学性能,分析并求解出平面钢框架的临界温度和耐火极限.在此基础上根据结构防火设计的要求,进行防火保护层厚度公式的推导.所研究的成果对真实火灾作用下钢结构抗火设计具有一定的指导意义和参考价值.     

钢结构栓焊节点火灾行为的试验研究

对两个足尺钢结构栓焊节点的火灾行为进行了试验研究，通过对该类型节点在火灾下的破坏现象和破坏特征的观察分析，得出了栓焊节点在火灾下的破坏规律：接焊缝是抗火的薄弱环节，节点区域柱子的翼缘发生屈曲使节点在火灾下发生较大转角，从而为节点的抗火设计提供依据。     

外伸端板节点抗火设计方法

为外伸端板节点的抗火设计提供参考,提出了一个外伸端板节点抗火设计方法.结合我国现行的GB50017-2003《钢结构设计规范》和CECS200:2006《建筑钢结构防火技术规范》,考虑结构钢高温下的力学性能,对常温下外伸端板节点的承载力进行分析和改进.提出了高温下高强螺栓,外伸端板,柱翼缘和节点板域抗火承载力计算公式.通过计算两个外伸端板节点的临界温度和耐火极限与试验结果对比,验证了方法的可靠性.     

高温环境下超静定结构的受力分析

根据弹性稳定理论原理研究了钢结构构件在高温环境下的静力特性问题，导出了高温下杆件的静力稳定临界力的计算式，并讨论了温度、长细比、构件截面形式、材料特性等因素对杆件静力稳定临界力的影响，探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题，可为钢结构抗火设计提供参考。     

外伸端板中节点火灾行为的有限元分析

采用三维非线性有限元分析的方法,讨论了钢结构外伸端板中节点的抗火性能,研究了端板厚度和柱加劲肋对节点抗火性能的影响.通过分析,得出了节点在同一荷载不同温度下的温度-转角曲线.最后根据分析结果提出了设计和施工建议.     

自然火灾中钢结构构件温度场模拟

在既有一榀框架受火实验的基础上,建立了该实验框架的精确有限元模型。通过与试验结果对比,获得了较好的温度场模拟结果。从结构抗火设计实际需要的角度出发,探究不同火灾发展因素对构件升温的影响,使用ABAQUS模拟多种参数化火灾模型下构件温度场分布。研究表明：有限元软件ABAQUS能够获得较精确的温度场分布;考虑多种随机性参数更有利于钢结构抗火工程。     

平面钢桁架的结构计算与程序设计

从实际设计出发，以现行国家规范为依据，利用直接刚度阵法对平面钢桁架进行静力分析，并介绍了对杆件进行强度、稳定验算的方法，同时介绍了运用此方法编制直接用于钢结构设计的程序方法。     

钢结构栓焊节点火灾行为的试验研究

对两个足尺钢结构栓焊节点的火灾行为进行了试验研究,通过对该类型节点在火灾下的破坏现象和破坏特征的观察分析,得出了栓焊节点在火灾下的破坏规律:接焊缝是抗火的薄弱环节,节点区域柱子的翼缘发生屈曲使节点在火灾下发生较大转角,从而为节点的抗火设计提供依据。     

轻型门式刚架房屋灾害破坏及防灾减灾问题分析

门式刚架轻型房屋在我国低层大开间建筑中应用广泛.近年来,我国灾害频发,门式刚架房屋受损较严重,给国民经济造成巨大损失.分析原因:一方面作为一种轻钢结构,抗灾害能力较弱;另一方面,人们对门式刚架房屋的防灾减灾意识不强.针对上述情况,本文系统总结了雪灾、风灾、火灾以及地震对该种结构的破坏形式,分析了破坏原因,并提出了具体的设计对策,针对灾害破坏下门式刚架规范的修订及安全问题进行总结分析.同时,提出了"门式刚架屋面抗火性能及防护措施"和"门式刚架房屋局部倒塌引起的连续倒塌机制及防连续倒塌设计"两个新安全问题,希望引起相关人员的重视,进而推动门式刚架房屋防灾减灾工作的发展.     

中国、英国钢-混凝土组合梁设计规范比较

根据中国《钢结构设计规范》和英国规范（BS5950）,对简支组合梁的设计过程进行了对比,包括施工阶段与使用阶段承载力的验算、抗剪连接件的设计和挠度验算等。通过相关工程实例计算,对设计结果进行了比较,结果表明：英国规范对于钢-混凝土组合梁设计的规定更加详细,由设计所得的结果较中国规范更加保守。     

火灾高温下钢构件临界温度的确定方法

基于火灾工程学原理,较为系统地阐述了火灾发生时的燃烧热释放速率及室内温度在结构中的传播机理,综合国内外最新研究成果,总结了火灾高温下钢构件临界温度的确定方法,并对各种计算方法所得结果相互比较,得出误差较小的计算方法,为钢结构抗火设计提供分析依据.     

钢结构外伸端板连接抗火性能研究

采用有限元法对钢结构梁柱外伸端板连接节点的抗火性能进行了模拟,得到了节点转角与火灾时间的关系曲线和节点的抗火极限,与试验数据进行了比较;分析了节点的弯矩转角关系以及结构的变形与Mises应力分布情况;研究了参数变化对节点抗火性能的影响.结果表明:火灾下,连接结构内力和弯矩重新分布,使节点具有较大的转动和变形能力;减小载荷率,适当增加端板厚度,可以提高节点的抗火时间;过大增加螺栓直径,对提高抗火极限没有影响.     

集成化钢结构CAD系统AMSCAD的研制思想与功能介绍

介绍了一个符合现行工程设计规范的离散优化ＣＡＤ微机系统及其接口技术。该系统是将有限元技术、离散优化方法、数据库技术及ＣＡＤ集成为一体的集成化系统。它适用于工程钢结构的分析，优化和设计。     

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

为拓展混凝土及预应力混凝土结构抗火的研究思路与方法,论述了普通钢筋、预应力筋、混凝土等结构材料的抗火性能,凝炼了混凝土及预应力混凝土结构构件的抗火性能,介绍了火灾后混凝土结构加固修复技术,指出了混凝土及预应力混凝土结构抗火研究中存在的一些问题,展望了其发展趋势.分析表明:混凝土高温爆裂临界温度随强度变化而变化,掺钢纤维或聚丙烯纤维可有效防止混凝土火灾下爆裂;合理考虑名义拉应力和混凝土强度影响的爆裂判别方法,可有效降低火灾下预应力结构混凝土爆裂风险;混凝土及预应力混凝土结构应满足火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的抗火设计目标;火灾下防爆裂混凝土合理纤维掺量、混凝土及预应力结构构件高温爆裂机理及预测模型、活性粉末混凝土(RPC)高温爆裂规律、RPC热-力耦合本构关系及其结构构件抗火性能、温度-荷载路径对结构构件高温性能的影响、高层混凝土结构和地下空间结构抗火性能等方面应予关注.     

轻钢结构工业厂房风灾损伤估计与预测

基于国内外学者相关研究文献及已有的342组自攻螺钉拉拔和拉脱试验结果,对冷弯型钢结构中自攻螺钉连接抗拔性能、抗拉脱性能的研究现状进行总结,并对《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）、《冷弯型钢结构技术规范（征求意见稿）》（GB50018—2017）、美国规范（AISI S136-16）、澳大利亚/新西兰规范（AS/NZS 4600：2018）、英国规范（BS5950-5-1998）和欧洲规范（BS EN 1993-1-3：2006）中自攻螺钉设计方法的计算精度和适用性进行比较分析.比较结果表明,《冷弯型钢结构技术规范（征求意见稿）》（GB 50018—2017）的自攻螺钉抗拉设计方法计算精度较高、适用性最好.对于厚度不超过0.75 mm的550级高强超薄板受拉承载力,《冷弯型钢结构技术规范（征求意见稿）》（GB 50018—2017）的安全度略低,需要乘以0.8的折减系数;对于板厚超过2 mm的中低强度薄板受拉承载力,冷弯型钢结构技术规范（征求意见稿）偏于不经济.此外,建议自攻螺钉名义直径与压型钢板板厚之比（d/t）不超过8,以保证螺钉节点在达到最大抗拔承载力时可以较好地发挥自攻螺钉和板件的连接性能.