基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析

基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。     

火灾下大跨度弦支穹顶结构的性能分析

基于实用大空间火灾空气升温经验公式及预应力钢结构材料高温力学模型,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立了用于大跨度弦支穹顶结构抗火性能分析的数值模型。通过对大跨度弦支穹顶结构的抗火分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征以及支座约束条件对结构抗火的影响。分析结果表明:在火灾作用下,大跨度弦支穹顶结构具有较好的抗火性能,结构的抗火薄弱区域位于上层网壳的中心区域;火灾下引起弦支穹顶结构产生较大变形的主要原因是环向约束作用、材料升温膨胀以及结构刚度的降低。     

预应力混凝土结构抗火性能的研究进展

对预应力混凝土结构抗火性能的国内外最新研究进展进行较系统的综述与分析:研究预应力高强钢丝、钢绞线和新型纤维增强塑料(FRP)筋在高温下以及高温后的受力性能,总结相应的计算模型;探讨预应力混凝土梁和预应力混凝土板的抗火性能,并重点分析预应力混凝土框架在火灾作用下的受力特性;最后,对今后预应力混凝土结构抗火性能研究的发展趋势作了展望。     

预应力钢丝钢绞线的高温蠕变性能研究

高温蠕变对火灾下预应力钢结构和预应力混凝土结构的性能有重要影响。针对高温蠕变的特点,比较了预应力钢丝钢绞线的高温蠕变和蠕变率模型,并分析模型中温度和初应力对高温蠕变造成的影响。结果表明,进行火灾下预应力结构的预应力损失计算时,应当考虑高温蠕变的影响,并根据防火需要,计算合理的初预应力值,最终提高结构防火设计的安全性。     

高温下1860级钢绞线钢丝力学性能试验研究

钢绞线高温力学性能是研究预应力结构抗火性能及受火灾后结构损伤鉴定与评估的基础,本文从同一根钢绞线边丝中截取16根钢丝试件进行高温下拉伸试验,得到高温下钢丝试件拉伸的力-位移曲线、应力-应变关系曲线以及屈服强度、极限强度、比例极限、弹性模量与试验温度的关系。试验结果表明,高温下钢绞线钢丝的应力-应变关系曲线随温度升高趋于平缓,力学性能指标随温度升高不断退化。本文试验结果可以为研究预应力结构抗火性能的计算与分析提供参考。     

钢框架结构整体抗火性能的数值分析

钢结构耐火性能差,其强度及弹性模量等基本力学指标在高温下急剧下降,一旦发生火灾往往导致结构倒塌。目前国内的钢结构设计主要采用试验的抗火设计方法,很难模拟荷载分布、大小等情况的影响,而通过数值计算进行抗火性能研究则可以合理的确定钢结构抗火极限及防火保护措施。本文考虑静力荷载和温度应力的影响,对钢框架进行整体抗火极限状态数值分析。     

钢结构抗火计算

介绍了钢结构抗火计算与设计方法的发展过程,论述了钢结构抗火设计的概念与意义、建筑室内火灾的发展与温度变化、钢结构构件内部温度场的计算、钢结构材料的高温性能、火灾下钢结构设计一般步骤以及高温下结构分析的有限元方法。指出了钢结构高温设计分析的发展方向。     

国内外建筑结构耐火抗火技术研究动态

总结了国内外建筑结构的抗火性能的研究进展。从梁板柱单个构件在火灾作用下的受力和变形、整体结构抗火性能实验、火灾后钢筋混凝土结构损伤评估和加固方法等方面讨论了国外的研究动态;并从高温下与高温后混凝土力学性能、高温下结构钢的材料特性、钢结构连接节点抗火性能、钢结构的抗火性能理论等方面讨论了国内的研究不足;提出应深入研究材料高温性能、材料高温（火灾）性能数据库、整体结构受火性能、结构火灾反应的可靠度、结构火灾风险性能化评估方法、结构抗火试验新技术等。     

第三届全国钢结构防火及防腐技术研讨会暨第一届全国结构抗火学术交流会

会议内容 火灾中结构的性能、高温下结构材料的性质、结构抗火试验研究、结构抗火分析、结构防火材料、结构抗火设计、结构火灾实例、火灾中结构受损评价及修复、钢结构防腐材料、钢结构防腐技术。     

高温（火灾）下预应力钢丝性能的试验研究

混凝土结构及预应力混弹簧土结构抗火研究的一项重要内容是分析结构在火灾高温环境下的性能及变化,故需了解结构所用材料在高温下的性能。本文通过对预应力钢丝在高温（火灾）作用下力学性能的试验研究,得到钢丝的极限强度σb、名义屈服强度σ0.2和弹性模量Es随温度变化的规律,并给出了其力学模型,可为预应力混凝土结构的抗火性能研究提供基础和依据。     

第三届全国钢结构防火及防腐技术研讨会暨第一届全国结构抗火学术交流会

主办:中国钢协钢结构防火与防腐分会;中国建筑学会抗震防灾分会结构抗火专业委员会承办:福州大学会议内容火灾中结构的性能:高温下结构材料的性质;结构抗火试验研究;结构抗火分析;尚需研究的结构抗火问题;结构防火材料;结构抗火设计;结构火灾实例;火灾中结构受损评价及修复;钢结构防腐材料;钢结构防腐技术     

大跨钢结构抗火设计方法

介绍大跨钢结构构件及整体结构的抗火设计方法。依据工程实例,设定火灾场景,采用数值模拟的方法确定火灾温度场,通过考虑对流和辐射传热确定结构构件的温度。考虑火灾和荷载的组合效应对构件承载能力进行验算,分析整体钢结构的应力、位移变化,得出耐火时间,指导大跨钢结构构件和整体结构的抗火设计。     

火灾下预应力混凝土空心板的抗剪性能分析

<正>美国的研究人员对火灾下预应力混凝土空心板的抗剪性能进行了数值模拟分析。建立的三维有限元模型考虑了混凝土和预应力筋高温下的材性变化,混凝土的开裂,火灾曲线、荷载、约束条件的变化。采用试验验证的有限元模型对火灾下预应力混凝土空心板的抗剪性能进行了参数分析。研究结果表明,预应力混凝土空心板的板厚、荷载大小、加载模式、轴向约束、预应力大小和火灾模     

高温后1860级钢绞线力学性能试验研究

钢绞线高温力学性能是研究预应力结构抗火性能及受火灾后结构损伤鉴定与评估的基础。从同一根钢绞线边丝中截取16根钢丝试件进行高温后拉伸试验,得到高温后钢丝试件拉伸的应力-应变关系曲线以及屈服强度、极限强度、比例极限、弹性模量与试验温度的关系。试验结果表明,高温后钢绞线钢丝的力学性能指标在温度低于300℃时变化不明显,高于300℃时力学性能指标逐渐退化。试验结果可以为研究预应力结构受火灾后的损伤鉴定与评估提供参考。     

高温下的无粘结预应力梁可靠性研究

采用数值模拟方法,根据ISO—834国际标准升温曲线和火灾下材料的性能,利用Midas FEA建立了三面受火状态下的无粘结预应力梁模型;通过分析模型温度场分布,确定了构件各部位的残余强度;推算高温下预应力梁正截面受弯承载力计算公式,建立用于可靠性计算的极限状态方程;根据蒙特卡洛法,利用Matlab编制了程序,对模型进行了可靠性分析,得出无粘结预应力梁的可靠指标在高温下随时间变化的趋势图。研究表明:火灾前55 min对构件可靠度指标影响较小,火灾时间未超过45 min时可满足构件安全等级一级要求,火灾时间未超过55 min时可满足构件安全等级二级要求。可考虑通过增加钢筋保护层厚度和增大截面来提高无粘结预应力梁的可靠性。     

预应力混凝土梁板在桥下空间火灾时的温度场与预应力筋松弛研究

通过对预应力梁板在桥下空间火灾情况下的结构温度进行模型试验和数值模拟,获得了桥梁结构在火灾下和火灾后的瞬态温度场。基于该温度场,利用预应力钢筋高温蠕变的分析方法,进一步研究了梁板内钢束的预应力损失情况。实验研究与数值模拟表明:(1)桥下火灾时混凝土桥梁结构内部温度的变化时间远大于火灾时间,因此热-结构响应的分析时间应覆盖整个温度变化过程;(2)混凝土桥梁结构内的温度远小于火场温度,混凝土保护层对主筋(束)的强度和弹性模量有较好的抗火保护作用;(3)火灾后梁板预应力钢束将出现预应力损失,火场温度越高,预应力损失越大。可以在火灾时间与火场温度调查的基础上,分析火灾后的预应力损失,从而为灾后桥梁性能评估打下基础。     

预应力钢结构抗火研究现状

预应力技术与现代钢结构的完美结合,形成了全新的现代预应力空间钢结构体系,这种体系完美地解决了大跨空间建筑对结构体系的要求,在世界各地的体育场馆、展览馆等建筑物中得到广泛应用。但该类建筑功能复杂,火灾隐患大,火灾时更易引起人员伤亡,且火灾作用下钢材力学性能退化、预应力筋松弛,造成正常使用荷载下建筑结构的损伤、破坏甚至倒塌,因此对预应力钢结构进行抗火性能的研究尤为重要。为此系统论述了预应力钢结构抗火研究的重要性和研究现状,同时指出了其中存在的某些未完善的问题和进一步的研究方向。     

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。     

编者的话

本期是钢结构抗火专辑,向读者介绍国内外钢结构抗火研究的最新进展。新加坡钢结构协会会长J Y Richard Liew在“火灾下钢结构的性能与高等分析”中提出用一种非线性有限元模拟构件,以真实表达整体结构在火灾状态下的非线性行为,对火灾下的结构进行性能分析。实验是进行钢结构抗火研究的一种有效     

第五届全国钢结构防火及防腐技术研讨会暨第三届全国结构抗火学术交流会

主办单位：中国钢结构协会防火与防腐分会同济大学 中国建筑学会抗震防灾分会结构抗火专业委员会山东建筑大学 会议内容：1．火灾中结构的性能;2．高温下结构的性质;3．结构抗火分析;4．结构抗火设计;5．结构火灾实例;6．结构抗火试验;7．结构防火材料;8．火灾中结构受损评价及修复;9．尚需研究的结构抗火问题;10．钢结构防腐技术