箱板装配式组合墙温度场数值模拟分析

在确定箱板装配式组合墙各组成部分的热工参数、受火面和背火面的边界条件、接触条件等关键问题后，采用有限元分析软件ABAQUS建立其温度场分析模型，并用相关试验分析结果验证分析模型的有效性，得到了火灾下组合墙及其关键测点的全过程温度场分布规律，并对各组成部分进行参数分析。结果表明：岩棉厚度、覆面板材的种类、层数和厚度对组合墙内部温度场分布影响较大，其他因素影响较小。最后根据分析结果提出组合墙的抗火设计思路和关键温度控制点的温度预测式。     

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。     

新型装配式混凝土框架节点抗火性能有限元分析

为考察一种新型装配式混凝土框架节点的抗火性能,采用有限元分析软件ABAQUS进行模拟火灾分析,研究柱轴压比、梁荷载比、轴压偏心率、混凝土保护层厚度、节点连接螺栓直径对节点抗火性能影响。结果表明,所有分析节点耐火极限均能满足规范要求,且在火灾中均以梁变形过大失效;在接近耐火极限时,节点变形速度明显增大,破坏具有突然性;分析参数中,耐火极限随轴压比、荷载比、偏心率的增大而减小,随混凝土保护层厚度、螺栓直径增大而增大,其中轴压比、偏心率和混凝土保护层厚度的变化对耐火极限影响较大。     

填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板轴压性能试验和承载力计算方法

近年来我国大力推动绿色装配式农房发展,传统冷弯型钢墙板在农房中存在隔声差、承载力低、保温隔热弱等问题。为提高组合墙板性能和装配化程度,研发了一种填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板,进行了6片足尺组合墙板的轴压性能试验,对其破坏特征、轴压力-轴向位移关系曲线、轴压力-应变关系曲线、轴压承载力等进行分析,揭示了有无覆板、浆料类型、墙板厚度、钢丝网层数等参数的影响规律。试验结果表明:有无覆板、浆料类型、浆料厚度对组合墙板的轴压性能有较大影响;钢丝网层数对墙板轴压性能没有明显影响。同时提出了填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板轴压承载力计算方法,并验证了其准确性。     

胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体抗剪性能分析

为推广胶合板在低层轻钢龙骨房屋体系中的应用,本文利用有限元软件分析了胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体的抗剪性能。在建立有限元模型时,龙骨和面板分别选用三维梁单元和平面应力单元模拟,并考虑到材料非线性和几何非线性的影响,采用耦合双弹簧模型模拟自攻螺钉连接。基于胶合板-轻钢龙骨自攻螺钉连接性能,分析组合墙体在水平荷载作用下的抗剪承载力。通过对比分析,讨论胶合板厚度、自攻螺钉直径以及墙面板周边自攻螺钉间距对组合墙体抗剪性能的影响。分析结果表明:随着胶合板厚度增加、自攻螺钉直径加大、墙面板周边自攻螺钉间距加密,组合墙体的抗剪承载力明显增加。     

火灾下腹板开孔轻钢龙骨墙体温度场数值模拟分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立了腹板开孔轻钢龙骨围护墙体温度场分析模型,阐述了模型中的若干关键问题,如受火面与背火面边界条件,石膏板、岩棉和钢材的热工性能参数及材料间的接触条件等,并将模拟结果与相关试验结果进行对比。在此基础上,分析了相关参数对腹板开孔轻钢龙骨墙体背火面的最高温度和平均温度的影响规律。结果表明:该模型可有效模拟该类墙体在火灾下的温度分布;龙骨截面高度与石膏板层数及布置方式均可在较大程度上影响墙体背火面的最高温度与平均温度;腹板开孔排数只对背火面最高温度影响较大,对平均温度则影响不大。     

聚苯颗粒水泥复合条板的抗弯性能研究

通过对聚苯颗粒水泥条板、龙骨加芯聚苯颗粒水泥条板、龙骨开孔聚苯颗粒水泥条板进行受弯对比试验,分析不同材质条板在达到破坏极限时的破坏形态,总结板材在荷载作用下的极限承载力和对挠度的影响规律。研究表明:在聚苯颗粒水泥条板内部加入轻钢龙骨能有效优化条板的延性、抗弯性能及破坏形式,保证条板在实际应用中的安全性,为提高条板的经济效益,扩大装配式板材的应用范围提供了试验基础。     

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。     

不同受火方式下混凝土柱耐火性能的试验研究

通过5根高强混凝土柱和2根普通混凝土柱的足尺明火试验,考察了不同受火方式对混凝土柱破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响。结果表明:(1)非四面受火柱的耐火极限较四面受火柱有很大提高,同时三面受火柱的耐火极限小于两面受火柱;(2)相同受火方式和相同轴压比下高强混凝土柱的耐火极限远低于普通混凝土柱;(3)相同受火方式下大轴压比普通混凝土柱的耐火极限可能小于中等轴压比的高强混凝土柱。在实际结构的抗火设计中,合理考虑受火方式、混凝土强度等级和轴压比的影响是十分必要的。     

几种金属面夹芯板的耐火性能测试

用垂直构件耐火试验炉研究不同厚度的金属面岩棉夹芯板、EPS夹芯板、聚氨酯夹芯板、酚醛夹芯板的耐火性能.用岩棉与EPS、岩棉与聚氨酯进行组合进行耐火性能测试,100 mm厚的岩棉—EPS夹芯板、岩棉—聚氨酯的耐火极限分别达到85、90 min,较大提高了EPS夹芯板和聚氨酯夹芯板的耐火性能.     

火灾下钢筋混凝土墙计算模型及影响因素分析

采用有限元软件ABAQUS对火灾下钢筋混凝土墙的变形全过程进行了计算,计算结果与以往实验结果吻合较好.在此基础上,系统分析了轴压比、侧向荷载比、高厚比、墙厚度、混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、配筋率和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土墙变形和耐火极限的影响规律.研究结果表明,受火过程中,钢筋混凝土墙在无侧向荷载且轴压比或墙厚度...     

闭口型压型钢板-再生混凝土组合楼板抗火性能研究

闭口型再生混凝土组合楼板兼具组合结构的优点与固废利用的特点，但高温下再生混凝土热工和力学性能与普通混凝土有明显差别，进一步造成了相应结构构件火灾下抗火性能的差异。为此，对闭口型再生混凝土组合楼板基于承载能力的耐火极限进行了试验与有限元研究，主要参数为再生粗骨料取代率、板型与荷载水平，分析挠度与不同位置处的温度发展，并建立了适用于该类楼板耐火极限简化计算方法。结果表明：受火90 min后，压型钢板与混凝土未发生分离，组合楼板保持了较好整体性；压型钢板闭口位置温度明显低于受火面底钢板，相同位置处再生混凝土组合板温度低于普通混凝土板；耐火极限受取代率的影响较小，再生混凝土组合板相对普通混凝土板耐火极限提高幅度在1.2%～9.2%,且远超过一级耐火极限90 min的要求；考虑钢板闭口部分受弯承载力贡献提出了耐火极限简化计算式，其可较好地预测组合板耐火极限。     

箱板装配式钢结构火灾下的热力耦合响应分析

通过建立箱板装配式钢结构的热力耦合分析模型，计算得到了整体结构在火灾下的热力学响应，并对关键构件和关键测点进行力学响应分析，结合箱板式钢结构的结构特点，探明了箱板装配式整体结构在火灾下的破坏模式，并得到了7种火灾场景下的耐火极限。研究表明：对于一层结构，火源位置是影响其耐火极限的主要原因，火源位于中心时，板的中面屈服后产生薄膜应力可提供屈曲后强度，有效提升了耐火时间，火源位于墙板附近时，结构因受力不均，应力重分布后墙板承受过大的应力，导致耐火时间大大降低；对于三层结构，火源位于结构中间楼层时耐火时间会缩短，火源位于中心位置时也会更早达到耐火极限。各工况下耐火时间达到了1 000 s以上，各方向最大位移处无明显突变，表明箱板装配式钢结构具有刚度大、耐火性能和整体性能优良的特点。     

型钢-钢管混凝土柱耐火性能试验研究

通过8个组合柱短试件的温度场测试和10个组合柱长试件的耐火性能试验,研究了ISO 834标准升温曲线下型钢-钢管混凝土柱的温度场分布和耐火极限。试验参数包括截面形状、受火方式、轴压比和配骨指标。试验结果表明：配置型钢后钢管混凝土柱截面内升温速率会略有提高,内置型钢对截面温度场分布影响不大,但是钢管混凝土柱的耐火极限会大幅度提高;以四面受火的方形截面试件的耐火极限为参照,三面受火时耐火极限变化不大,两面受火和单面受火时耐火极限大幅度提高,圆形截面试件1/2表面受火时耐火极限亦明显提高;轴压比从0.3增大到0.4时,试件耐火极限显著降低。经过合理的设计,无防火保护的型钢 钢管混凝土柱可以达到3 h的一级耐火极限要求。     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能（英文）

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,结果表明:随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》(JGJ 227—2011)和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。     

单肋型装配式钢牛腿抗火性能试验研究

考虑肋板厚度、偏心距、承载、保护套类型等参数,进行了6个不同形式的单肋型装配式钢牛腿的抗火性能试验.测试了升温过程中节点的变形、温度场分布和耐火极限,观察了试件的破坏形式.试验结果表明:对于无保护外套的单肋型装配式钢牛腿,肋板厚度、偏心距和承载是影响其抗火性能的主要因素,耐火极限随肋板厚度增大而增加,随荷载和偏心距增大而减小.其高温下的主要薄弱部位是上排螺栓和肋板.对于有保护套的单肋型装配式钢牛腿,保护套对牛腿抗火性能起到显著的影响,但不同材质保护套的破坏形态各不相同.素混凝土保护套高温下龟裂剥落,耐火浇筑料烧制的保护套高温下承压开裂,陶瓷纤维混凝土保护套性能优异.     

换流站封堵复合板抗火性能研究

采用ANSYS软件对HC标准温升条件下的单层ALC板、碳钢板、岩棉板、硅酸铝板及多层复合钢板-硅酸铝板-空气层-硅酸铝板-钢板夹芯板在3 h之内的防火性能进行了研究,得到了各防火板背火面的温升曲线及耐火极限。结果表明：对于单层板,碳钢板达到耐火极限的时间为2 743 s,耐热性能最差;ALC与硅酸铝板的耐火性能最好,均在8 000 s以上到达耐火极限,但是硅酸铝的升温趋势较ALC板平缓,加热时间变长时,硅酸铝板的耐火性能将超过ALC板;对于复合夹芯板,硅酸铝厚度相等时,背火面温度随着空气层厚度的增大而减小,其中只有空气层厚度为20 mm时,夹芯板于9 543 s到达耐火极限180℃;硅酸铝的厚度为30 mm时,加温9 372 s时背火面温度达到耐火极限值180℃,其余各厚度均未达到耐火极限。为了验证所提出的夹芯板的抗火性能,对复合夹芯板进行了3 h的火烧试验,结果表明其符合耐火极限的要求。     

装配式模块建筑组合钢柱耐火性能试验研究

采用耐火试验炉对装配式模块建筑四柱组合的钢结构构件开展不同防火保护条件下的试验研究,分析了模块建筑组合钢柱在火灾下的试验现象、升温曲线、变形特点及破坏形态,获取了模块建筑组合钢柱的耐火极限,以此对模块建筑组合钢柱的防火保护构造提出了设计建议。结果表明：8 mm厚的组合钢柱构件,在双层20 mm高性能防火石膏板的保护下,耐火极限不低于2.50 h,满足二级耐火等级建筑要求;在双层12 mm厚纤维增强硅酸板和60 mm厚岩棉的保护下,耐火极限不低于3.00 h,满足一级耐火等级建筑要求;在三层高性能防火石膏板（15 mm+20 mm+20 mm）的保护下,耐火极限不低于4.00 h。     

冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能试验研究

对冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能进行试验研究,分析是否覆墙面板、墙面板材料、自攻螺钉间距以及墙架柱间距等因素对墙架柱在竖向荷载作用下的稳定承载力的影响。6块足尺组合墙体试件的试验结果表明:墙架柱覆墙面板后,竖向荷载下的稳定承载力提高明显;纤维增强硅酸钙防火板(CSB板)约束的墙架柱较单面定向刨花板(OSB板)约束的墙架柱稳定承载力提高18.8%;墙面板为OSB板采用常规螺钉间距150mm和300mm时,螺钉间距改变对墙架柱稳定承载力影响微小,但当墙面板为CSB板时,螺钉间距由300mm加密至150mm,稳定承载力反而减小;墙架柱间距增大时,其稳定承载力略有降低。通过研究GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与试验结果的对比,提出各组合墙体墙架柱计算长度系数的建议取值,同时提出通过对规范公式添加修正系数来考虑各种因素对墙架柱稳定承载力影响的设计方法。     

高温下蜂窝组合梁性能试验研究

为研究蜂窝组合构件抗火性能,对实腹组合梁与蜂窝组合梁的抗火开展试验,研究蜂窝组合梁高温下的性能,对比分析腹板是否开孔、开孔形状等参数对组合梁高温下性能的影响。结果表明:高温下蜂窝组合梁因腹板屈曲发生弯扭失稳而破坏。开孔对梁受火时的温度分布有着很大影响,显著降低了梁的耐火极限,开孔形状对蜂窝组合梁耐火性能影响不大,高温下圆形开孔蜂窝组合梁的稳定性优于正六边形开孔蜂窝组合梁。