波纹钢腹板组合框架抗火性能研究

为深入认识波纹钢腹板组合框架这种新型装配式结构体系的耐火能力,对其抗火性能进行了有限元模拟和分析。考虑波纹钢腹板界面特征,建立了框架温度场和热力耦合分析模型,并验证了模型的合理性。分析了框架截面温度场分布特征,以及梁火灾荷载比、柱火灾荷载比、线刚度比、配筋率、耐火保护层对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。研究结果表明：在火灾过程中,波纹钢腹板组合柱温度分布呈现梅花状;框架在火灾下的破坏模式主要为柱破坏,框架柱呈现C型弯曲破坏;柱轴压比、梁柱线刚度比、梁荷载比对框架的耐火极限存在不同程度的影响,而配筋率影响很小;工程中常用参数范围无耐火保护情况下,框架耐火极限一般小于60 min。研究结果可供此类结构抗火设计参考。     

经历弱震损伤的混凝土框架结构抗火性能试验研究

设计了2榀配筋相同的足尺寸单层单跨混凝土框架KJ1、KJ2,对KJ1先进行模拟经历弱震损伤的低周反复荷载试验,接着进行了固定轴压比下的火灾反应试验,包括升温和降温过程;对KJ2直接进行固定轴压比下的火灾反应试验。研究了混凝土框架在火灾中的温度及变形反应,对KJ1、KJ2在试验后的表观现象、温度曲线、承载力变化等方面进行了对比分析,同时根据简化的温度场初步计算了框架柱的高温极限承载力。通过试验和理论分析比较表明,计算结果与最终试验现象从定性上分析是相符的。     

高温（火灾）条件下钢结构材料模型及钢构件的单元刚度方程

在高温（火灾）条件下钢结构材料力学性能试验研究的基础上，建立高温下钢材的屈服强度，极限强度，弹性模量和极限应变等力学性能随温度变化的力学模型。利用广义clough模型，对平面钢框架进行分析。建立高温（火灾）条件下框架梁、柱杆件的单元刚度方程。     

新型砌体复合填充墙钢框架体系试验研究及有限元分析

通过一榀1∶2钢框架模型和一榀1∶2腔砌块复合墙体钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,得到钢框架在低周往复荷载作用下的P-Δ滞回性能、刚度关系、延性系数、破坏形式及耗能性能等特性,并对两榀框架的相关特性作了对比分析.在此基础上,利用有限元分析软件对两榀钢框架模型进行非线性有限元分析,得到空腔砌块复合墙体钢框架的顶点荷载位移骨架曲线,刚度退化曲线,框架、墙体在水平荷载下的等效应力云图,其计算结果与试验吻合良好.试验研究和理论分析表明,钢框架结构抗侧刚度较低,空腔砌块复合墙体能显著的提高钢框架的抗侧刚度,两者能很好地协同工作,成为钢结构住宅有效的抗侧力体系.     

钢框架柱抗火承载力的非线性有限元分析

为深入了解火灾下钢框架柱的受力性能和破坏模式以及各种因素对其抗火承载力的影响,采用有限元方法对H型钢框架柱在火灾中的反应进行了理论分析.结果表明:火灾中相连梁膨胀产生的推力对框架柱的耐火极限具有明显的降低作用,且随着框架柱荷载水平的增加这种影响加剧;由于内力重分布的影响,框架柱轴力在火灾初期持续增长,火灾后期反而降低甚至低于常温状态,且在火灾中随着温度的升高框架柱的端弯矩持续减小;火灾中H型钢框架柱的翼缘端部、中部发生明显的局部失稳现象,局部失稳的位置将影响抗火设计中柱的计算长度的取值.     

建筑用Q235钢在高温(火灾)条件下的力学性能研究

对建筑常用的Q235钢在火灾情况下的力学性能分析,获得了Q235钢在高温下的屈服强度、极限强度、弹性模量、伸长率等力学性能指标的变化规律,并在恒温加载和恒载加温两种试验下对Q235钢进行强度对比。     

耐火钢-混凝土组合梁耐火极限和承载力

为了得到标准升温下耐火钢-混凝土组合梁截面抗弯极限承载力-时间曲线和一定荷载比下组合梁的耐火极限,基于舞钢耐火钢Q345-FR钢板高温力学性能试验结果,采用有限元方法对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能进行高温稳态分析和瞬态分析.考察混凝土板尺寸、钢梁截面尺寸、涂料厚度、荷载比等参数对高温下组合梁承载力和耐火极限的影响.提出耐火钢组合梁高温下承载力和耐火极限计算公式,公式计算结果与有限元结果非常吻合.将有限元计算结果与规程CECS200:2006方法的计算结果进行对比分析,结果表明规程方法偏于保守,受火时间越长,保守程度越大;建议将腹板和下翼缘的温度分开计算,修正后的规范方法计算耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能更为合理.     

建筑用Q235钢在高温（火灾）条件下的力学性能研究

对建筑常用的Q235钢在火灾情况下的力学性能分析，获得了Q235钢在高温下的屈服强度、极限强度、弹性模量、伸长率等力学性能指标的变化规律，并在恒温加载和恒载加温两种试验下对Q235钢进行强度对比。     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

火灾高温下钢筋混凝土梁桥非线性计算方法

针对受火时间、不同保护层厚度等多种工况进行了三侧整跨受火时钢筋混凝土简支梁桥的火灾高温反应分析.引入弦切角收敛标准,建立荷载因子非线性计算方法,分析了等荷载和变荷载条件下荷载因子的变化规律,研究了火灾高温下钢筋混凝土简支梁的跨中截面极限弯矩时变效应状况,将其计算结果与有限元方法做了比较.研究表明:荷载因子能明确反映出在外部荷载相等条件下,极限弯矩随时间的变化规律,以及外部荷载提供给此结构的有效度;钢筋混凝土简支梁桥极限弯矩随火灾时间的延伸近似呈二折线下降,随保护层厚度的增加呈线性递增关系;控制火灾时间,提高混凝土保护层厚度,可有效阻止结构火伤程度,因此,该方法可行.     

局部火灾作用下钢筋混凝土框架结构性能分析

进行了局部火灾与荷载耦合作用下框架结构的非线性分析,并在此基础上对钢筋混凝土框架结构在火灾高温和荷载耦合作用下的内力重分布规律及变形规律进行了分析研究。计算分析表明,升温过程中,框架经历了明显的内力重分布过程,受火梁在变形过程中出现了悬链线效应。对于算例框架,结构的耐火极限状态为受火框架梁形成机构,是一种局部破坏。     

竖向荷载对T型钢连接钢框架抗震性能的影响

利用拟动力试验对T型钢半刚性连接钢框架在两种地震峰值加速度下的抗震性能进行研究,并对比分析了T型钢连接钢框架在柱顶施加竖向荷载和无竖向荷载等两种工况下的应变、位移和荷载变化以及荷载-位移滞回曲线,从而研究竖向荷载对半刚性连接钢框架抗震性能的影响。试验结果表明:T型钢半刚性连接钢框架具有较好的变形能力,滞回性能良好,抗震能力较强,且随着地震作用的增大,钢框架的动力反应增大;竖向荷载对钢框架的层间位移反应影响较大,而对节点区域的应变和层间荷载的影响较小。     

热力耦合作用下钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

建筑物火灾高温将严重劣化钢筋混凝土结构斜截面的承载性能,加强受火灾高温作用影响的钢筋混凝土结构斜截面承载性能的研究具有重要的理论和现实意义。文章按照"强弯弱剪"原则设计制作了8根足尺钢筋混凝土简支梁试件,其中3根进行了常温下承载力静载试验,并借助大型火灾模拟试验系统,对另外5根试件进行了热力耦合作用下的耐火极限试验。结果表明:设计的简支梁试件在常温静载试验中呈现明显的剪切破坏形态,但在火灾高温及恒载耦合作用下达到耐火极限时,其破坏形态既可能呈现剪切破坏形态,也可能呈现受弯破坏形态;在热力耦合作用下,有腹筋钢筋混凝土简支梁的加载剪跨比越大,其实测耐火极限越小,而加载荷载比越大,实测有腹筋钢筋混凝土简支梁的耐火极限越小;钢筋混凝土简支梁试件在热力耦合作用下邻近耐火极限时,其竖向变形速率快速增加,达到耐火极限时的破坏具有突然性。     

单层单跨组合梁钢框架刚度的分析

为研究竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的刚度,将组合梁钢框架中的梁简化为阶梯形变截面梁,进行参数确定;应用试验值验证ANSYS有限元程序分析组合梁钢框架的可行性,利用此程序进行组合梁钢框架的非线性分析,确定了组合梁钢框架在竖向荷载作用下的负弯矩区长度参数,从而建立了该组合梁刚度计算模型.采用等效原理,确定出竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的等效刚度计算公式,给出工程设计时刚度取值的建议,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明:理论分析和推导与ANSYS有限元分析结果吻合很好.     

火灾下钢框架结构破坏的模拟分析

基于塑性极限分析理论,给出一种钢框架抗火计算方法.该方法可以计算出火灾条件下,钢框架塑性铰产生的条件、次序以及极限温度,钢框架的内力、位移,模拟钢框架破坏的全过程,可以基本确定钢框架的防火保护范围.     

高温下不锈钢螺栓的材料性能试验研究

为了给建筑钢结构螺栓连接的抗火性能分析与抗火设计提供依据,对不锈钢螺栓高温下的力学性能进行试验研究,开展了两组不同等级不锈钢螺栓高温下的拉伸试验,得到了不同温度下不锈钢螺栓的全应力-应变曲线。对不锈钢螺栓高温下的弹性模量、屈服强度和极限强度进行分析,将试验结果与不锈钢母材和耐火钢螺栓在高温下力学性能进行了对比,并对比相关规范关于不锈钢母材的推荐值,提出了不锈钢螺栓高温下弹性模量、屈服强度和极限强度的折减模型。研究结果表明：不锈钢螺栓高温下的极限强度折减系数与欧洲规范EC3中对不锈钢母材的推荐值相近,弹性模量折减系数差距较大。温度低于650 ℃时,不锈钢螺栓相比不锈钢母材屈服强度下降更慢;温度在500～900 ℃时,不锈钢螺栓相比耐火钢螺栓强度和弹性模量下降更慢。     

钢框架抗侧力体系的试验研究

钢框架抗侧力体系是钢结构房屋中最为重要的受力体系之一.该文通过五榀1∶2钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,着重研究半刚性连接钢框架、狗骨式连接钢框架、偏心支撑框架和中心支撑框架,包括滞回特性、刚度、延性、耗能和极限承载力等,为理论分析提供试验依据.     

标准升温下轴向约束PEC柱耐火极限及影响因素分析

为考察高温下相邻构件作用对PEC柱耐火极限的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱数值分析模型,得到了试验数据的验证。应用验证后的模型,分析了火灾荷载比、轴向约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱耐火极限的影响规律。结果表明,随着火灾荷载比的增大,约束PEC柱的耐火极限呈线性降低的趋势;轴向约束刚度比对PEC柱耐火极限几乎没有影响;长细比和偏心率对PEC柱耐火极限影响不大;在荷载比相同的情况下,随着长细比的增加PEC柱耐火极限略有降低,随着偏心率的增加PEC柱耐火极限略有上升。     

半钢性连接钢框架性能的有限元分析

进行了一榀两跨三层带双腹板顶底角钢半刚性连接平面钢框架结构的低周反复荷载试验,通过试验考察了半刚性钢框架在循环荷载作用下的弹塑性性能,同时对半刚性和刚性连接钢框架进行了非线性的有限元对比,从而分析了带双腹板顶底角钢半刚性连接的性能及其对钢框架性能的影响。     

钢框架在高温（火灾）下塑性力学特征分析

由于在高温条件下钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高均有所折减,使得钢结构建筑存在极大的安全隐患.为了研究钢框架结构在局部火灾下的塑性铰先后出铰顺序.首先通过理论计算,得出高温下钢构件的温度内力和温度弯矩,再根据力学理论分析塑性铰出铰顺序.最后利用有限元软件对高温环境中两层两跨平面钢框架整体结构进行模态分析,得到各节点应力变化情况和不同时刻塑性应变情况.结果 表明:理论计算得出塑性铰出铰先后顺序为,梁柱连接处、梁跨中节点处、柱脚.数值模拟出的塑性铰出铰顺序和位置与理论分析结果一致,可为相似工程提供参考.