某钢结构厂房火灾后结构安全性鉴定

讨论某钢结构厂房火灾后安全性分析与鉴定。根据受火时间以及现场残留物的变形形态判定火灾温度,在此基础上确定火灾后钢结构构件的力学性能,为火灾后钢结构的安全性鉴定提供了范例。     

局部火灾导致钢结构破坏的ANSYS模拟研究

钢结构建筑发生火灾多为从局部发生,进而影响钢结构整体,因此有必要对局部的火灾对整体结构产生影响甚至破坏倒塌进行研究.本文以某三层钢框架结构X向中柱作为研究对象,对其进行抗火性能研究,通过ANSYS分析,得到受火构件温度场分布,并且通过其内力分析和构件位移分析,能够得到钢结构中某个竖向受力构件在火灾中内力变化情况,以及最后导致整体结构破坏的机理.结果表明:钢结构的中柱在高温下会发生竖向弯曲现象,进而出现钢结构梁柱节点附近发生屈曲破坏;而最终结构整体会出现平面外的失稳,使得结构整体的荷载分布发生变化.     

大长细比约束圆钢管杆件高温承载力试验研究

受局部火灾作用的网架结构杆件呈现显著的约束构件特性,其中圆钢管是网架结构最常见的杆件类型。为研究网架结构中的约束杆件在火灾下的受力性能,设计了为圆钢管提供恒定轴向约束的组合弹簧装置,开展了多参数影响的大长细比约束圆钢管构件的受火试验。结果表明:荷载比增大100%,试件的屈曲温度降低90℃,屈曲承载力增大18%,屈曲后强度略有增大;轴向约束刚度比增大77%,试件的屈曲温度降低90℃,屈曲承载力增大7%,屈曲时轴力突变量及受火后残余变形明显减小;长细比增大29.3%,试件的屈曲温度降低124℃,屈曲承载力减小40%,屈曲后强度略有增大;初始弯曲增大,试件的屈曲温度升高,屈曲承载力略有减小。轴向约束圆钢管构件受火试验得到的轴力曲线与理论分析结果吻合较好,从而验证了所提出的理论分析方法的正确性,明确了理论分析得出的轴力在屈曲时的突变现象具有近似性。     

整体结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对足尺整体结构中钢筋混凝土双向板在火灾作用下的性能进行试验研究。介绍了整体结构足尺模型与火灾试验炉的设计、试验方案以及观测内容和方法,描述了试验现象及板的破坏特征,研究了双向板在受火过程中沿板厚的温度场分布规律以及板平面外和平面内的变形。结果表明：火灾作用下,沿板厚存在非线性温度场及较大的温度梯度;整体结构中相邻未受火构件的约束对受火双向板的火灾行为影响显著;主裂缝出现在受火板板顶靠近内板边的1/4跨度处（板顶负弯矩钢筋截断处）,由于结构连续性及相邻构件间的互相约束,与受火板相邻的未受火板顶也出现了规则裂缝;受火板顶主裂缝的形成和发展引起板内弯矩重分布,导致最大平面外位移最终发生在距板中心不远,偏向于内板边的位置;整体结构中钢筋混凝土双向板具有较好的抗火性能。     

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。     

某厂房过火区域钢屋架结构鉴定

针对火灾后某厂房钢屋架结构的鉴定进行了探讨,依据燃烧时间以及现场残留物的变形形态判定火灾温度,结合现场取样对原材料力学性能、现场对结构构件进行检测及结构构件分析校核计算来对车间进行结构鉴定及评级,为建筑物修复加固提供了依据。     

某轻钢厂房火灾后安全性鉴定

某轻钢厂房遭受火灾,导致厂房局部坍塌,钢结构构件出现不同程度的损伤,为了消除安全隐患,明确结构构件的损伤程度,通过经验公式法及现场残留物勘察两种方法推定火场区域温度分布情况;综合灾后结构构件防火保护受损、残余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲、构件整体变形等项目评定构件损伤状态等级;依据灾后构件材料性能检测结果,分析验算结构构件过火后的残余承载能力;检测试验结果及安全性鉴定结论为后续的结构加固处理方案提供科学依据。     

某地下室火灾后的检测鉴定与加固处理

以某地下室火灾后检测鉴定与加固实例为背景,介绍了火灾后房屋建筑安全性检测鉴定过程以及受火损伤构件的加固处理方法。实践证明,对火灾后的建筑结构进行检测鉴定,要结合受火时间和最高温度,可燃物的类型及数量、可燃物燃烧后的状态,构件受火后的变形和颜色变化,结构材料性能的退化等,综合判定构件受损程度,掌握结构构件的受损情况,为后续加固设计提供技术依据,以据此确定合理的加固方案。     

某海外型钢混凝土井塔结构火灾事故后的评估与加固

根据国内外对钢结构、混凝土火灾后性能分析与鉴定的一般程序、内容及方法,结合某海外型钢混凝土井塔结构的火灾事故,对火灾现场的钢材现场取样拉伸试验及里氏硬度试验;对火灾现场的钢筋现场取样屈服强度、抗拉强度、伸长率试验;对火灾现场的混凝土回弹法、超声波检测、钻芯取样法试验,进一步设计了利用钻芯取样法对混凝土的耐久性检测的试验方法。随后采用测得的相关数据,分析了该火灾后结构材料的力学性能,并与火灾前结构材料的力学性能进行了对比分析。对原结构中钢材节点区域焊缝裂纹进行修复,对不同损伤等级混凝土进行分类处理的维修方案,通过维修保证了结构的强度、稳定性和耐久性等设计要求。此外,对火灾后型钢混凝土的检测鉴定需要注意的问题进行了探讨,对比了中关两国规范钻芯取样法异同点,结合试验,对中国规范钻芯取样法提出了修正意见。     

基于多尺度建模的震损RC框架抗火混合模拟

基于构件的震后火灾试验无法全面真实反映整体结构历经地震损伤后局部构件的受火性能,采用ABAQUS软件建立不同损伤组合下的钢混框架有限元模型,并将多尺度建模方法与抗火混合模拟相结合,研究不同建模方式的计算结果差异、不同损伤组合对结构耐火极限的影响,以及抗火混合模拟评估结构震后火灾性能的适用性。结论表明：相对微观单元模型,多尺度单元模型的计算时间在裂缝损伤下和裂缝与剥落共同作用损伤下分别缩短68%和61%,裂缝与剥落共同作用损伤较裂缝损伤耐火极限降低22%,由于考虑了边界条件的变化,抗火混合模拟能够通过局部构件试验反映整体结构的震后抗火性能。     

真实火灾下足尺冷成型钢复合剪力墙结构耐火性能试验研究

冷成型钢复合剪力墙结构采用冷成型钢管混凝土边柱、半刚性连接节点、组合楼盖体系和外填充式夹心组合墙体等构件,具有整体连接性强、抗震性能优越等优势.其耐火性能研究是该结构在我国推广应用的研究重点之一.为此,建造了3栋平面尺寸为7.2m×7.2m、层高3m的单层冷成型钢复合剪力墙结构模型房屋,并对其进行了不同火灾工况下的足尺...     

A comparison of the mechanical properties of fire-resistant and S275 structural steels

The mechanical properties of two fire-resistant (FR) structural steels and an S275 steel have been investigated from room temperature up to 700°C, with the aim of assessing the viability of FR steels. The major focus has been on the tensile and creep properties of the steels at high temperature and the effect of these properties on the fire resistance of model steel beams. It has been found that the FR steels performed significantly better than the S275 at high temperature, retaining 50% of their room temperature strength at a temperature of approximately 650°C. The S275 steel retained 50% strength to a temperature of 550°C, this being consistent with literature values. In creep tests carried out at 600°C, the FR steels also exhibited lower maximum strains and strain rates than the S275. The improved strength reduction factors led to a significant increase in fire resistance for a model steel beam with various floor slab configurations, showing that FR steels can become a practical alternative to conventional structural steels.     

钢-混凝土组合结构抗火性能研究与应用

钢-混凝土组合结构抗火性能研究是当前的研究热点之一,国内外学者对此展开大量试验研究和理论分析。通过介绍国内外研究者在组合板、组合梁、组合柱等构件以及结构节点和结构体系抗火性能方面研究概况,分析了我国现有防火设计规范的特点以及工程应用情况,指出现有研究的不足,对组合结构抗火研究领域在高温材料热-力耦合本构关系、计算理论、数值火灾试验和设计方法等方面需进一步研究的工作进行了展望。文中指出,建立考虑升降温、多轴应力状态、不同加卸载路径的钢材和混凝土热-力耦合本构关系,建立基于整体性能、考虑升降温全过程的结构抗火分析理论,建立整体结构数值火灾试验方法,提出“三水准”结构抗火设计与灾后结构损伤评估原则以及基于时变可靠度和结构整体性能的组合结构抗火设计方法是钢-混凝土组合结构抗火性能研究的关键科学问题。表2参119     

Nonlinear behaviour of unprotected composite slim floor steel beams exposed to different fire conditions

An efficient nonlinear 3D finite element model has been developed to investigate the structural performance of composite slim floor steel beams with deep profiled steel decking under fire conditions. The composite steel beams were unprotected simply supported with different cross-sectional dimensions, structural steel sections, load ratios during fire and were subjected to different fire scenarios. The nonlinear material properties of steel, composite slim concrete floor and reinforcement bars were incorporated in the model at ambient and elevated temperatures. The interface between the structural steel section and composite slim concrete floor was also considered, allowing the bond behaviour to be modelled and the different components to retain its profile during the deformation of the composite beam. Furthermore the thermal properties of the interface were included in the finite element analysis. The finite element model has been validated against published fire tests on unprotected composite slim floor steel beams. The time–temperature relationships, deformed shapes at failure, time–vertical displacement relationships, failure modes and fire resistances of the composite steel beams were evaluated by the finite element model. Comparisons between predicted behaviour and that recorded in fire tests have shown that the finite element model can accurately predict the behaviour of the composite steel beams under fire conditions. Furthermore, the variables that influence the fire resistance and behaviour of the unprotected composite slim floor steel beams, comprising different load ratios during fire, cross-section geometries, beam length and fire scenarios, were investigated in parametric studies. It is shown that the failure of the composite beams under fire conditions occurred for the standard fire curve, but did not occur for the natural fires. The use of high strength structural steel considerably limited the vertical displacements after fire exposure. It is also shown that presence of additional top reinforcement mesh is necessary for composite beams exposed to short hot natural fires. The fire resistances of the composite beams obtained from the finite element analyses were compared with the design values obtained from the Eurocode 4 for composite beams at elevated temperatures. It is shown that the EC4 predictions are generally conservative for the design of composite slim floor steel beams heated using different fire scenarios.     

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。     

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。     

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。     

高温后新Ⅲ级钢筋力学性能的试验研究

通过对37组共111根(?)16和(?)12新Ⅲ级钢筋高温后的力学性能试验,研究了经历不同受火温度和受火恒温时间 后的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系等力学性能的变化规律。试验表明。新Ⅲ级钢筋在经历 高温作用后,其屈服强度、极限强度和弹性模量在400℃以前变化不大,之后随所经历温度的升高而逐渐下降,降幅一般在 15％左右,实测的受拉应力-应变关系曲线,仍然出现明显的屈服台阶和强化段。根据试验结果,本文建议了高温后新Ⅲ 级钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力.应变全曲线计算公式。本文研究成果可作为火灾后混凝土结 构的损伤评估和非线性有限元全过程分析的依据。     

Zur Frage der Nachnutzbarkeit verbundlos vorgespannter Stahlbetondecken nach Brandeinwirkung

The connection between fire exposure and the structural behavior of prestressed slabs after cooling This article shows the influence of fire exposure to the structural behaviour of slabs and prestressed slabs after cooling. The connections between the different fire exposures, the behaviour under fire and the structural behaviour after cooling are carried out. Concluding this, the text gives some information for constructing slabs with a good structural behaviour after fire exposure. The article “Verbundlos vorgespannte Decken – Nachnutzung nach Brand”, published in “Beton‐ und Stahlbetonbau” in August 2004, deals with the material properties of concrete, reinforcing steel and prestressing steel during and after fire exposure. In addition to this the results of some experiments on single‐span slabs and two‐span slabs are described. This new article has to be considered as a continuation and update.     

钢结构在火灾中的工作性能以及对今后试验研究的建议

著名的英国Cardington大尺度结构抗火试验掀起了一股对火灾中钢结构工作性能研究的热潮。特别是最近的研究针对整体的结构系统，而不是静定的独立的构件；集中研究大挠度情况，而不是小挠度情况。本文给出了这两个方面的先进研究的定性描述。这些描述可用来评估当前试验研究得出的钢结构抗火性能，以及未来试验研究的领域。对这两个方面的透彻理解是很重要的，它能提供对复杂的钢结构抗火性能的深入的本质理解。试验数据也是必需的，它可以验证不同的数值预测，这种数值预测正广泛地提供数据，以推动先进的工程抗火设计方法和设计工具的发展。