墙板对火灾下钢柱截面温度分布的影响

在钢结构的抗火设计中，必须了解钢构件截面温度随时间的变化。本对一侧带有墙板的钢柱在火灾下的升温和截面温度分布进行了有限元分析研究，通过数据拟合并对比现有计算方法，得到了带墙板钢柱截面平均温度和温度分布的简化方法，为进一步进行这种条件下钢柱的抗火设计提供了基础。     

高温下外挂ALC墙板的H型钢柱翼缘屈曲性能有限元分析

ALC(蒸压轻质加气混凝土)墙板因其密度小、施工方便和施工速度快等优点,已在实际工程中得到广泛应用。然而其工法对H型钢柱局部屈曲的影响,并未得到深入研究。文章利用ABAQUS有限元软件,建立了外挂ALC墙板的H型钢柱分析模型。重点分析了外挂墙板对H型钢柱翼缘的局部屈曲性能的影响。研究结果表明:外挂ALC墙板会对H型钢柱翼缘的屈曲性能既有不利影响,又有有利影响;综合考虑后,外挂ALC墙板对H型钢柱局部屈曲性能有所提高;提高程度随着温度的升高而提高。     

钢结构装配式变电站一体化围护结构抗火性能研究

当前钢结构装配式变电站仍存在围护结构装配化程度低、主体结构防火构造与围护结构不匹配等技术问题,基于此,提出了一种适用于钢结构装配式变电站的一体化围护结构,一方面实现对梁柱的防火保护,同时也可以实现防火板与墙板的一体化。对单榀钢框架进行了足尺抗火试验,并对不同厚度蒸压轻质混凝土防火板(ALC板)的抗火性能进行了有限元分析。结果表明：由50mm厚ALC板+50mm厚岩棉层+50mm厚ALC板组成的一体化墙板和使用100mm厚ALC板作为梁柱防火板的主体结构均能满足ISO-834标准火灾模拟下的耐火极限要求。     

结构用高频焊接薄壁H型钢在住宅结构体系中的应用与开发

介绍了国内外低、多层钢结构住宅的发展概况及轻型H型钢的应用,指出了高频焊接H型钢的优点,通过工程实例及结构试验,分析了低多层住宅应用高频焊接轻型H型钢钢结构体系的优越性,提出了以产业化为目标的高频焊接轻型H型钢框架体系需要解决的问题和中日及校企合作开发钢结构住宅的运作．     

考虑墙板约束影响的轴心受压钢柱抗火设计方法

本文通过有限元分析,研究了带墙板钢柱在墙板约束作用下的抗火承载力,也考察了钢柱截面温度不均匀分布对钢柱抗火承载力的影响。通过大量的有限元计算和参数分析,推导出了计算带墙板钢柱抗火承载力的简化设计方法。     

防火涂料破损对钢构件温度分布的影响

采用有限元数值分析得出了防火涂料局部破损后钢构件的温度分布规律,提出了临界破损长度的概念。分析了柱长、防火涂料厚度、截面形状系数,以及标准火灾升温时间对防火涂料局部破损后钢构件温度分布的影响。给出了破损长度和其影响区域内温度分布的计算公式,可供结构抗火性能分析和设计参考。     

门式钢刚架斜梁和檩条在局部火灾下温度分布的试验研究

门式钢刚架斜梁和檩条在局部火灾下的温度分布,是对其实施有效防火保护的主要依据.通过对工字形斜梁和c型檩条在试验室条件下的局部火灾的模拟试验,得到沿梁截面高度的温度分布规律,提出工程上经济可行的抗火保护措施,并进行了分析.     

墙体材料对钢框架抗震性能影响的有限元分析

填充墙体材料的选取对钢框架的抗震性能会产生不同的影响。文章采用有限元软件SAP2000建立了带填充墙的钢框架平面有限元模型,对比分析研究普通烧结砖、混凝土砌块、ALC墙板的存在对钢框架结构在周期、位移、框架内力方面的抗震性能的影响。结果表明:ALC墙板材料宜优选于高层钢结构住宅建筑中。     

厚型防火涂料保护钢柱三面受火时截面温度分布规律及计算方法

当钢柱三面受火时,沿截面方向会产生温度不均匀分布的现象。而现行规范假设各种受火情况下钢柱沿截面方向的温度分布均匀,并以此为前提提出了钢构件温度的计算公式。研究了受厚型防火涂料保护的钢柱在三面受火条件下截面温度的分布规律,利用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数分析的变量主要为截面形状系数,通过改变截面高度和腹板厚实现对截面形状系数的影响。通过对EC3中采用的受保护钢构件受火升温公式进行修正,建立了截面不同部位升温的计算方法,并给出沿截面不同温度分布曲线的计算公式。     

外挂式和内嵌式ALC墙板钢框架结构的滞回性能试验研究

介绍了三榀钢框架及六榀带ALC墙板钢框架结构的水平静力及低周反复加载试验 ,研究了ALC墙板对钢框架结构承载力和刚度的影响 ,得到了横排外挂、竖排外挂和竖排内嵌ALC墙板钢框架结构的滞回性能。并在试验中发现 ,三种连接方式的ALC墙板和钢框架之间的连接性能很好 ,其中内嵌式ALC墙板对于墙体和框架之间的共同工作起了很大作用。在试验研究的基础上 ,给出了带ALC墙板钢框架结构的设计建议。     

新型轻钢复合墙体承重抗火试验及其墙柱热翼缘温升简化计算研究

提出以蒸压加气混凝土(ALC)板与玻特(CS)板作为覆板组合、以钢蒙皮和钢带作为墙板拼缝保护措施的新型轻钢复合墙体构造,开展了ALC板-CS板覆面的新型构造轻钢复合墙体足尺模型承重抗火试验。将轻钢复合墙体受火侧由不同覆板组合而成的防火构造简化为一层均质防护层,提出均质防护层的等效热物理参数(包括厚度、比热容、密度和导热系数)简化计算方法。根据能量守恒原理以及有限差分方法,提出ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体的墙柱热翼缘受火温升简化增量表达式。结果表明:ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体在0.27荷载比率条件下发生高温承载力失效的耐火极限达到197 min,表现出优异的耐火性能; 提出的温升简化增量表达式预测结果与有限元模拟结果吻合良好,可以用于确定轻钢复合墙体的耐火极限。     

钢结构柱与墙体围护-防火一体化可行性初步探究

对目前钢结构建筑常用的围护墙体材料的高温稳定性、热工特性、变形适应性等性能进行调研、分析,初步筛选出有一定防火性能的围护材料和构造形式后,以蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、石膏岩棉组合墙体、砌体为例,利用有限元软件ABAQUS进行传热分析的数值计算,得到火灾下受围护体系包裹的H形钢柱的温度分布情况。并对墙体的厚度、热工性能和构造形式等进行相关的参数分析,结合规范评估将围护构件兼作钢结构防火保护的可行性。结果表明,当采用合适的厚度和构造方式时,3种围护构造均能达到钢结构防火保护的要求,这也初步验证了围护墙体与钢结构柱防火一体化的可行性,为围护与防火一体化技术的设计及构造提供了参考。     

非膨胀型防火涂料等效热传导系数研究

基于防火涂料标准耐火试验方法,对涂覆非膨胀型防火涂料的钢板试件和工字型钢试件进行了耐火试验,用所得的试件升温曲线计算非膨胀型防火涂料的热传导系数随涂层温度变化曲线.提出将涂层温度为400~800℃时的热传导系数平均值作为涂层等效热传导系数,并用以进行被保护钢构件火灾下升温计算,所得钢构件的升温曲线与试验测得的升温曲线符合良好.参数分析表明,等效热传导系数与试件截面形状系数无关,与涂层厚度相关,表明用小尺寸钢板试件耐火试验结果计算所得的等效热传导系数可用于预测其他被保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度热传导系数进行线性拟合,提出以涂层厚度20mm时的等效热传导系数作为非膨胀型防火涂料等效热传导系数特征值.     

高温作用后高强Q690钢焊接截面残余应力试验研究

焊接中的不均匀受热和冷却使钢材内部产生残余应力,残余应力会降低钢构件的刚度、稳定承载力和疲劳性能。钢构件在高温下的强度退化、塑性和蠕变变形会引起截面残余应力改变,从而影响其火灾下及火灾后承载力。为此,采用高强Q690钢材制作了6个焊接构件,包括H形、箱形两种截面形式。利用切条法测量其在常温（20℃）下、600℃和800℃高温作用后的截面残余应力,得到不同温度作用后残余应力的大小与分布。结果表明：高温作用后,残余应力有不同程度的释放;经历600℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的约35%;经历800℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的15%以下。基于试验结果,提出Q690焊接截面残余应力分布模型及残余应力幅值随受火温度变化的折减系数。     

火灾下焊接空心球节点的温度场分析

基于火灾高温下网格结构的应力特征和火灾性能,按照EuroCode 3和国际标准升温曲线(ISO834 ),对焊接空心球节点火灾高温下的性能进行了非线性有限元数值模拟.研究了焊接空心球节点火灾高温下温度场的分布规律和影响因素.研究结果表明,通过降低焊接空心球节点实际承受的荷载比和外焊钢管的厚度可以有效延长其极限耐火时间,并且焊接空心球节点在受拉时的极限耐火时间比受压时的长.     

Performance of insulated FRP-strengthened concrete flexural members under fire conditions

This paper presents the results of fire resistance tests on carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) strengthened concrete flexural members, i.e., T-beams and slabs. The strengthened members were protected with fire insulation and tested under the combined effects of thermal and structural loading. The variables considered in the tests include the applied load level, extent of strengthening, and thickness of the fire insulation applied to the beams and slabs. Furthermore, a previously developed numerical model was validated against the data generated from the fire tests; subsequently, it was utilized to undertake a case study. Results from fire tests and numerical studies indicate that owing to the protection provided by the fire insulation, the insulated CFRP-strengthened beams and slabs can withstand four and three hours of standard fire exposure, respectively, under service load conditions. The insulation layer impedes the temperature rise in the member; therefore, the CFRP–concrete composite action remains active for a longer duration and the steel reinforcement temperature remains below 400°C, which in turn enhances the capacity of the beams and slabs.     

受压焊接空心球节点高温试验研究

为研究受压焊接空心球节点火灾下的性能,利用高温试验炉,对不同空心球外径和壁厚、钢管外径和壁厚、钢材屈服强度和荷载比的6种受压焊接空心球节点试件进行了高温作用下的试验研究,得到了其在高温下的温度分布、位移特征和破坏形式,并研究了对其极限耐火时间的影响因素;根据欧洲规范,对受压焊接空心球节点高温作用下的性能进行了非线性有限元数值模拟,分析了节点的温度场分布规律和影响因素。通过分析高温作用下节点的位移变化特征,确定了其破坏模式;试验结果和有限元分析结果进行了对比,二者吻合较好。研究结果表明：增大焊接钢管壁厚和降低焊接空心球节点实际承受的荷载可以有效地延长受压焊接空心球节点的极限耐火时间;钢管根部是高温作用下受压焊接空心球节点的薄弱部位。图13表2参9     

防火涂料局部脱落的钢管混凝土柱温度场有限元分析

实际工程中,钢管混凝土柱表面的防火涂料可能会发生局部脱落,将影响火灾下构件的温度分布,进一步影响构件的耐火极限。为获得防火涂料局部脱落的钢管混凝土柱温度分布规律,为此类构件的抗火设计提供参考,采用ABAQUS建立了涂料局部脱落构件的温度场有限元模型,分析了构件截面形状系数和长度、防火涂料厚度和热工参数、涂料脱落位置和脱落长度等对构件温度的影响。分析结果表明,圆形与方形构件的温度分布类似,前者温度略高于后者。涂料在构件两端脱落和跨中脱落的工况可根据对称性简化为一端脱落。涂料脱落仅影响沿柱长有限区域内的温度分布,随着升温时间的增大、涂料脱落长度的增大、涂料导热系数的减小、涂料厚度的增大以及构件截面形状系数的减小,该区域长度增大。     

Calculation of the fire resistance of composite concrete floor and roof slabs

A calculation method is described for the determination of the fire resistance of composite floor and roof slabs. Using this method, simple approximate formulas are derived for the calculation of the thermal fire resistance and minimum cover thickness to the steel of reinforced and prestressed concrete slabs, consisting of two layers of concrete, one lightweight and one normal weight. Comparison with test results shows good agreement between calculated and experimental fire resistances.     

HF2轻钢龙骨复合墙体传热分析

以腹板开孔HF2轻钢龙骨复合墙体作为研究对象,进行传热性能分析,通过对比腹板开孔及不开孔HF2轻钢龙骨复合墙体的温度场、热流密度场及龙骨影响范围等,来研究腹板开孔对该墙体传热性能的影响,同时,对截面参数:龙骨高度、龙骨厚度、龙骨截面参数进行传热分析。研究表明,腹板开孔能有效降低热量损失;龙骨高度越大,龙骨厚度越小,利于提高墙体保温隔热性能;龙骨截面宽度不宜过大或过小。