火灾作用下钢梁截面选择设计的实用方法

在火灾作用下,火灾高温会使钢构件破坏甚至造成结构的倒塌.目前,国内外绝大多数钢构件抗火设计都是按照强制性的建筑防火规范的要求进行设计验算,然后通过涂覆防火涂料来满足规范规定的耐火极限,但是采用涂覆防火涂料来满足构件耐火极限的方法存在很多缺点.通过对国内外相关研究进行分析,介绍了采用增大钢构件截面尺寸来满足构件耐火极限的方法,提出了在火灾条件下满足耐火极限的钢梁截面选择设计方法,并通过例子论证这种设计方法的有效性.     

火灾高温下钢梁截面温度场模拟分析

钢结构建筑发生火灾时，钢构件温度场的变化直接关系到构件材料性能和力学性能的变化分析，构件截面温度场的分析虽然很复杂，但是在构件承载力的变化分析中占有重要的地位，是结构在高温下受力分析的前提。本文采用ANSYS有限元软件对火灾高温下钢梁截面温度场随火灾燃烧时间的变化进行了模拟研究，分析了其随火灾燃烧时间的变化趋势，可为钢结构构件抗火、防火分析提供参考。     

火灾下钢梁悬索效应分析研究

为了研究高温下钢梁的大变形性能．本文使用ABAQUS有限元程序建立了分析模型。通过与有关的试验结果对比，验证了有限元分析程序计算的准确性和可靠性。在利用程序进行大量参数分析，包括跨度、应力比、边界条件、温度分布等参数分析的基础上,发现梁的水平支撑对其抗火承载力有很大的影响。为了在实际设计中应用钢梁的悬索效应，本文导出了计算钢梁变形和悬索力的简化计算方法。     

火灾高温下受约束蜂窝钢梁悬链线效应研究

火灾下受约束钢梁大变形阶段的悬链线效应,考虑了钢梁轴向拉力对抗弯承载力的贡献,可提高钢梁在火灾下的耐火极限。相同截面高度的蜂窝梁,其抗弯刚度与实腹钢梁基本相同,但其轴向刚度却远小于实腹钢梁,因此蜂窝梁火灾下的悬链线效应与实腹钢梁有较大差别。利用有限元方法研究了具有圆角多边形孔的受约束蜂窝钢梁在火灾升温下的悬链线效应。选取荷载比、梁跨度、梁端轴向约束刚度比以及蜂窝梁的扩展比、孔洞高度为主要参数,研究了梁的轴向力、跨中挠度、端部位移以及弯矩等随温度的变化规律。与实腹钢梁相比,火灾下蜂窝钢梁的最大压力较小,更早进入悬链线效应阶段。     

简支工字型钢梁在均布荷载作用下临界荷载的计算

主要给出了均布荷载作用下简支工字型钢梁临界荷载计算公式完整的推导过程。     

服装卖场的火灾荷载调查及统计参数

在山西、安徽、上海三地对服装卖场进行了火灾荷载的调查统计,对调查所得火灾荷载数据进行计算分析,确定服装卖场活动式火灾荷载密度标准值为750.07 MJ/m2,其平均值为223.94 MJ/m2,指出该数据不拒绝服从极值Ⅰ型分布,并给出分布形式,在此数据基础上进行建筑防火设计更加可靠。     

火灾下防火装饰一体化钢梁抗火性能研究

为研究采用防火装饰一体化构造的钢梁在火灾下的温度场和承载力,通过基于ANSYS软件建立的分析模型对不同截面尺寸和不同耐火极限的钢梁进行抗火性能研究,并给出了计算钢梁承载力的简化公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好.     

梁端约束H形钢梁-柱节点的火灾响应研究

通过对一组考虑不同防护措施和轴压比的梁端约束H形钢梁-柱节点的火灾行为试验研究,分析了防护措施及轴压比对梁端转动约束的梁-柱节点的火灾响应特征的影响.试验分别考虑了无防护及节点区采用3mm厚松木板包裹、其他部位由硅酸铝棉包裹的两种防护类型,轴压比分别取0.3和0.1.结果表明:用松木板包裹的钢结构节点在受火后的10min内,包裹木材可以阻止试件的升温,且当木材燃烧后,只要包裹木材保持其整体性,包裹木材仍能阻止火焰对试件的直接作用并使试件表面温度保持在较低的状态;在同样的受火条件和承载条件下,有防护措施试件的火灾响应位移小于无防护试件;轴压比较小试件的火灾位移及冷却后的残余位移均小于轴压比较大试件.     

火灾下钢梁弯扭屈曲临界温度的计算方法

基于考虑横向荷载影响推导的钢梁整体失稳发生弯扭屈曲时临界弯矩的计算公式,引入高温下钢材的弹性模量随温度的折减系数,给出了火灾下钢梁整体失稳时临界温度的计算方法。研究表明,该方法计算结果与试验值吻合较好,满足结构抗火设计的精度要求。     

谈建筑钢结构中的防火设计

针对钢结构本身耐火性能差的问题,探讨了建筑钢结构防火设计的必要性以及可选用的防火措施,并重点介绍了基于防火涂料的钢结构防火设计,以供设计参考。     

Load capacity and deflection of fire-resistant steel beams

The methodology of defining safety of constructions in fire has not yet been sufficiently verified and agreed upon. This paper includes calculation results for steel beams, which prove that the ultimate load-bearing capacity predicted by plastic design theory, which is valid in engineering calculations, is not sufficient for determining the critical temperature. The reason is that this temperature tends to be limited in some cases by large deflections of beams in fire.     

某市双层钢结构特大桥消防设计研究

通过对某市双层钢结构特大桥过往运输车辆的分析,列举了该桥发生火灾的种类,同时结合规范要求,提出了两种设计方案并进行了比选,得出防火涂料加消火栓系统的方案为最佳方案,为类似工程提供了参考依据。     

弹性钢构件火灾下的二阶分析

基于小挠度理论和大挠度理论的基本微分方程，利用虚拟栽荷法分别建立了弹性钢构件（梁、柱）在火灾条件下的二阶分析格式。计算时该格式使用同一刚度矩阵，只需要不断更新荷栽矢量，即在荷栽矢量的迭代中反映几何非线性效应。计算结果与试验对比分析表明，该方法计算简捷、精度高。     

钢结构防火设计的探讨

针对钢结构防火设计的重要性,探讨了钢结构的抗火极限,提出钢结构抗火设计的要求,介绍了钢结构抗火设计的方法、钢结构抗火保护方法及措施,指出了现阶段钢结构抗火设计应解决的问题,从而促进钢结构防火设计的发展。     

钢结构性能化抗火设计的初步设想

指出了现行规范在实际应用中的不足，提出了钢结构性能化抗火设计方法的基本框架。讨论了钢结构抗火设计的总体目标、功能目标和性能要求。该方法可充分考虑不同业主及不同建筑结构抗火设计的不同要求，同时确保火灾发生后建筑物内人员的安全及结构抗火设计的最优综合经济指标。并探讨了钢结构性能化抗火设计需解决的关键问题。     

钢结构的防火研究与设计

从防火的角度分析了钢材在高温下的力学性能,参考国内外资料论述了几种基本的钢结构抗火设计方法和防火保护措施,并提出了今后钢结构抗火研究的发展趋势,从而使钢结构设计更加完整。     

蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响

钢材在高温和荷载作用下产生明显蠕变变形,影响火灾中结构的变形和受力性能。现有的蠕变模型较多,但没有一个广泛适用的蠕变模型。不同的蠕变模型对钢结构抗火分析结果有很大影响。为了量化蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响,对5种常用的蠕变模型进行了对比分析。采用编写的约束钢梁计算程序,分别计算5种蠕变模型下约束钢梁的抗火性能并与试验数据进行对比。结果表明,采用Norton蠕变模型的计算结果与试验数据吻合最好。最后对影响约束钢梁抗火性能参数进行了研究,研究发现,Harmathy蠕变模型对约束梁抗火性能分析结果影响最大;不同蠕变模型对不同荷载比、约束刚度下的约束钢梁抗火性能影响程度均不同。     

约束高强度Q460钢梁的抗火性能

为了研究约束高强度Q460钢梁的抗火性能,在已有约束钢梁分析理论的基础上,引入残余应力,提出了约束钢梁的抗火性能分析方法,并采用普通强度约束钢梁试验数据对分析方法进行了验证。考虑高强度Q460钢材高温下力学性能参数,利用所提出的方法分析了约束高强度Q460钢梁的抗火性能,并与普通强度Q345钢梁进行了对比。对影响约束高强度Q460钢梁的抗火性能参数进行了分析,包括荷载比、残余应力、轴向约束刚度、转动约束刚度和受火方式等。研究表明:所提出的分析方法准确可靠,高强度Q460钢梁抗火性能与普通强度钢梁具有较大的区别,高强度Q460约束钢梁的抗火性能明显优于普通强度约束钢梁。荷载比、轴向约束刚度、转动约束刚度、受火方式对高强度Q460约束钢梁有较大影响。     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁钢框架设计

在总结国内外研究的基础上,结合我国有关刚接框架的设计方法及钢结构设计规范,给出了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的简化设计流程及方法,并通过设计算例说明本文推荐的简化设计方法简便易行,同时通过对不同类型框架的经济性比较,说明半刚性连接组合梁框架结构具有较好的经济性及应用前景。