高强度耐火钢高温下力学性能试验研究

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能,通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验,得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数,并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时,国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的,当温度超过400℃后,屈服强度、抗拉强度开始快速下降;欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢;温度低于450℃时,耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合;温度高于450℃时,耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢,提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式,可用于耐火钢结构抗火设计。     

耐火钢与普通结构钢高温强度的比较试验

对两种耐火钢(FR)与普通结构钢在常温到高温700℃之间的力学性能比较试验研究结果显示,耐火钢比普通结构钢具有更好的高温力学性能,耐火钢在约650℃时的屈服强度为常温下强度的50%,而普通结构钢在550℃时的屈服强度就已降到常温下强度的50%。同时耐火钢的高温(600℃)蠕变也比普通结构钢的小。研究结果表明在建筑设计中用耐火钢替代需要采取防火措施的普通结构钢更经济安全。     

高性能耐火钢高强度螺栓接头高温受剪性能试验研究

为促进高性能耐火钢材设计理论发展与工程应用,对采用不同型号高强度螺栓的10个高强度螺栓连接接头进行了不同温度条件下的受剪试验,其中包含4个采用普通高强度螺栓的连接接头以及6个采用BFRW10耐火高强度螺栓的连接接头,连接板均采用WGJ高性能耐火钢.试验研究了常温下螺栓接头的摩擦面抗滑移系数、不同温度下螺栓接头的荷载-位...     

460 MPa耐火钢高温泊松比试验研究

为测量460 MPa耐火钢的高温泊松比,在MTS809材料试验机上,完成460 MPa耐火钢室温、高温100～600℃拉伸与扭转试验,利用高温拉扭引伸计测定材料在不同温度下的弹性模量与剪切模量,根据泊松比、弹性模量与剪切模量的关系式,计算得到材料的高温泊松比.利用室温径向与轴向引伸计,通过拉伸试验测量得到460 MPa...     

460MPa耐火钢高温力学性能研究

在MTS809材料试验机上,完成了460 MPa耐火钢在温度为100～600℃,以及温度为600℃时不同保温时间的高温拉伸试验,并进行了试样断口微观形貌的分析。试验结果表明:460 MPa耐火钢600℃的屈服强度满足设计强度的要求。     

高温射流冲击下耐火混凝土烧蚀试验研究

为探究火箭高温尾焰射流冲击作用下混凝土的烧蚀行为,现以高铝质耐火混凝土试块为研究对象,通过浇筑定型烘干养护等手段制备试验成品,随后基于自主研发的氧煤油燃气发动机烧蚀系统调整出高温高速的试验工况,并采用编写程序的方式控制伺服电机以完成发动机及试样的移动,达到对烧蚀距离、角度及时间的调节,最终记录试验现象结合烧蚀结束后混凝土受火面宏观形貌与质量、线烧蚀率分析耐火混凝土热损伤进程。结果表明：高温高速射流冲击混凝土试块,受热面中心迅速升温呈炽红色,其面积随时间逐渐向周围扩张,且模态由固相转为熔融流态,烧蚀过程中持续飞溅出高温颗粒体。30 s试验结束后,测算耐火混凝土试块质量烧蚀率达0.302 g/s,线烧蚀率为0.177 mm/s。     

足尺钢框架结构真实火灾下耐火性能试验研究

为分析真实火灾下整体钢框架结构的耐火性能，设计了一个平面尺寸为6 m×6 m、单层层高为3 m的两跨两层钢框架足尺结构，并进行三种火灾工况下的真实火灾试验，研究了住宅火灾、仓库火灾及无防护火灾条件下的试验现象、实际温度场和力学响应。结果表明：真实火灾下钢框架的升温曲线与标准升温曲线有较大差别；受火房间的空气温度沿竖直方向呈现不均匀分布，沿水平方向温度趋于相同；防火保护使构件表面温度滞后于火场温度，且表面温度峰值和峰值后的下降速率均小于无防火保护构件的；火荷载密度增大及防火保护的缺失都将增加钢梁轴向的温度差，但不影响沿钢梁和钢柱截面方向以及钢柱轴向的温度梯度变化规律；钢梁和混凝土板相较钢柱具有更高的温度；钢框架结构设计应充分考虑防火保护，且可适当考虑墙体对建筑抗火性能的有利作用。     

建筑结构用耐火钢的耐火极限试验

采用鞍钢开发的抗拉强度490MPa级耐火钢,根据中冶集团建筑研究总院设定的试验方案。经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心试验,鞍钢耐火钢在无涂覆状态下达到国家建筑4级梁的耐火极限;薄型涂覆达到3级梁的耐火极限;厚型涂覆达到了1级梁的耐火极限,并且实现耐火钢的厚型涂覆材料厚度比普通Q345钢节省1／2。     

马钢耐火钢柱的抗火试验与设计验算

本文介绍了马鞍山钢铁公司开发的耐火钢钢柱抗火试验。其中,一根为轴压试验;另一根为偏压试验。将试验结果与ANSYS有限元软件模拟计算结果进行了对比,最后采用简化实用公式对试验结果进行了验算。     

耐火钢综合性能及构件抗火试验分析

研究了耐火钢的综合性能,分析了耐火钢的冶金学原理,并开展了构件抗火试验研究.研究发现,耐火钢获得了良好的高温性能和焊接性,并且具有较低的屈强比和良好的应变疲劳性能,能保证钢结构防火抗震性能的要求.混合组织,Mo的固溶强化以及MC和Mo2C的析出强化作用,是耐火钢获得良好性能的重要原因.非线性有限元分析可以准确计算构件耐火时间与临界温度,耐火钢的临界温度高达700℃左右,同普通钢相比具有显著优势.     

Experimental study on mechanical properties of high-strength fire-resistant steel at elevated temperatures

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能，通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验，得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数，并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时，国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的，当温度超过400℃后，屈服强度、抗拉强度开始快速下降；欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢；温度低于450℃时，耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合；温度高于450℃时，耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢，提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式，可用于耐火钢结构抗火设计。     

耐火耐候钢在我国建筑业的发展与工程应用

介绍了近年来耐火耐候钢在我国建筑业的开发现状和工程应用,并对这类钢材的耐火耐候性能和生产机理进行了分析.试验研究表明:混合组织,尤其是细小、弥散分布的M-A组织,合金元素Mo等的固溶强化作用和高温下MC,Mo2C的析出强化作用,是耐火钢获得良好高温性能的主要原因.在碳素钢中加入Cu,Cr,Mo和Ti等微合金元素,就可形成耐候钢.     

钢结构抗火计算概述

介绍了钢结构抗火研究的意义,系统综述了钢结构抗火的计算步骤以及与之相关的升温后的钢结构的材料、力学特征,阐述了利用有限元软件ANSYS进行钢结构抗火计算的方法。     

锈蚀钢筋力学性能退化规律试验研究

通过对模拟人工气候环境和恒电流加速锈蚀的钢筋混凝土构件破型所得的56根锈蚀钢筋进行拉伸试验,研究两种加速锈蚀方法对锈蚀钢筋力学性能的影响,分析比较不同锈蚀程度下钢筋的各项力学性能指标的变化,发现不同加速锈蚀方法下混凝土内钢筋锈蚀表面特征的不同对钢筋力学性能退化有一定影响,且随着锈蚀程度的增加,这种影响会变得越来越明显。比如应力-应变曲线将发生明显变化,钢筋的屈服点和应力峰值降低且对应的应变减小;屈服平台逐渐变短,强屈比变小;极限延伸率减小和弹性模量随锈蚀率增大逐渐变小;颈缩现象变得越不明显等。研究表明,采用人工气候环境加速试验方法可以有效模拟自然气候环境中不均匀锈蚀引起的钢筋力学性能的改变,并在试验结果分析基础上,建立与锈蚀率相关的钢筋本构关系模型,为老化混凝土结构加固设计时提供应用参考。     

高温作用对再生粗集料性能影响的试验研究

为了研究高温对再生粗集料性能的影响,将高温作用后的废弃混凝土经破碎、分解作为混凝土的再生粗集料,进行了一系列的试验研究。试验表明：作用温度对再生粗集料的吸水率、压碎指标有显著影响,而对其表观密度、堆积密度及空隙率等性能的影响不很显著,该研究结果对配制再生混凝土有一定的参考价值。     

高温后钢纤维高强混凝土力学性能试验研究

通过对高温后钢纤维高强混凝土和素高强混凝土力学性能的试验研究，探讨了钢纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度在不同温度下的变化规律，分析了温度对钢纤维高强混凝土力学性能的影响机理。研究结果表明，钢纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度随温度的升高而降低，在400℃以内，降低幅度较小，400℃以后显著降低，相同温度时，钢纤维提高了高强混凝土的高温后强度值。     

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。