现浇组合梁抗火性能试验研究与数值模拟

为了对刚接约束下现浇组合梁的抗火性能进行研究,现对刚接约束下的现浇组合梁进行了恒载升温试验研究和数值模拟。在试验过程中,对试验现象进行了详细的观察记录,对现浇组合梁的温度分布和位移变化进行了测量。通过分析试验数据发现,现浇板的温度分布沿板厚方向逐渐降低,板底温度最高,40mm以下区域受火影响最为明显。现浇板会延缓钢梁上翼缘温度的升高,由于温度梯度的影响,现浇板会约束钢梁的变形;现浇板由于温度应力和荷载弯矩的影响,在板顶沿中轴线方向出现贯穿板面的裂缝,冷却后现浇组合梁有较强的变形恢复能力。刚接约束下现浇组合梁的模拟结果与试验结果符合较好,验证了数值模拟的正确性与可行性。     

铰接叠合板组合梁抗火性能试验研究

为研究铰接叠合板组合梁的抗火性能,对2个铰接足尺叠合板组合梁进行了恒载升温试验研究和数值模拟.通过试验得到了叠合板组合梁的温度分布、位移变化和破坏模式.研究结果表明:叠合板的温度分布沿板厚方向逐渐降低,距受火面40 mm以下区域受火影响最为明显.叠合板与钢梁之间存在温度梯度,叠合板对钢梁上翼缘变形有约束;叠合板板顶裂缝...     

钢框架的抗火性能数值模拟

采用有限元分析软件对不同保护层厚度的平面钢框架结构在火灾下的反应进行数值模拟,通过对钢框架的非线性分析,将整体结构反应进行对比,以期为工程应用提供指导。     

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。     

钢-混凝土组合梁抗火性能研究综述

随着钢-混凝土组合梁的广泛应用,组合梁的抗火性能和设计方法越来越引起人们的重视。目前关于钢-混凝土组合梁的抗火性能研究文献还不多。对国内外钢-混凝土组合梁的抗火性能试验和理论研究以及高温下栓钉的受力性能研究进行了文献综述,指出了目前研究中存在的问题和不足。此外,还对国内外常用的几个规范中关于钢-混凝土组合梁抗火设计方法和理论进行了分析和总结,用一个算例计算了组合梁的临界温度并进行了对比。最后对未来的研究趋势进行了展望。研究工作可为开展钢-混凝土组合梁抗火性能研究和进行组合梁抗火设计提供参考。     

钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究

对两种组合梁形式:主梁式试件(压型钢板肋平行于钢梁)和次梁式试件(压型钢板肋垂直于钢梁)分别进行了抗火试验。试验中量测了试验炉火升温过程,试件的温度和跨中挠度。通过对试验结果的分析发现:由于混凝土板有明显的阻热作用,组合梁中的混凝土板升温较慢,钢梁升温较快,导致钢梁截面温度分布不均匀;由于高温和外力共同作用下,在梁端发生混凝土抗剪破坏,而栓钉由于受到混凝土的保护,温度较低,栓钉仍能正常发挥抗剪连接作用;跨中挠度达到梁跨的1/30后,变形快速增大,随之在跨中形成一条横向贯穿混凝土楼板的主压溃裂缝,产生塑性铰并形成机构,使简支组合梁产生不适于继续承载的变形,达到破坏。     

端部约束型腹板开孔预应力波纹钢-混凝土组合梁抗火性能

为研究腹板开孔对端部约束预应力波纹钢-混凝土组合梁抗火性能的影响,采用有限元软件ABAQUS对该类组合梁在高温作用下的力学性能进行了非线性有限元分析,研究了具有端部约束预应力波纹腹板开孔组合梁的内力、跨中挠度演化过程以及破坏模式,并对其耐火性能进行了参数分析。结果表明：受约束预应力波纹腹板开孔组合梁在高温作用下的破坏模式为开孔截面腹板与端部截面波纹腹板及钢梁下翼缘发生局部屈曲;随着温度的升高,组合梁由压弯发展至拉弯的悬链线阶段;在荷载比相同、孔洞均位于剪弯区的条件下,开孔尺寸越大、开孔位置越靠近支座的组合梁进入悬链线阶段的温度越低,相同温度下组合梁挠度越大,抗火性能越差;位于纯弯区的孔洞基本不影响端部约束预应力波纹腹板钢-混凝土组合梁的高温力学性能。     

铰接梁端混凝土楼板开裂性能的有限元分析

基于组合梁模型的数值模拟，通过对正常使用阶段铰接梁端的受力性能进行分析，进一步确定了混凝土等级、混凝土板厚度、栓钉间距及配筋率等影响因素的相对重要性。可作为组合梁框架结构楼板的抗裂设计之参考。     

约束组合梁抗火试验及理论研究

处于整体结构中的构件受到相邻结构构件的约束作用,其火灾中的反应与单个构件具有明显差异。采用约束框架模拟整体结构为组合梁提供约束作用,通过2个组合梁试件研究简支组合梁和连续组合梁的火灾反应。试验表明,在整个火灾过程中,组合梁轴力、挠度及其抵抗弯距相互影响和转化,共同抵抗外荷载作用。在火灾初始阶段,组合梁轴力为压力,削弱了组合梁抗火能力;在火灾中后期,组合梁轴力发展为拉力,挠度可达跨度的1/15,产生的悬链线效应有效提高了组合梁极限抗火能力。简支组合梁和连续组合梁均发生了下翼缘屈曲,下翼缘屈曲是组合梁轴力由压力向拉力的转折点。依据功能原理建立了组合梁下翼缘屈曲的屈服线模型和计算方法,计算结果与试验结果吻合良好。     

蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响

钢材在高温和荷载作用下产生明显蠕变变形,影响火灾中结构的变形和受力性能。现有的蠕变模型较多,但没有一个广泛适用的蠕变模型。不同的蠕变模型对钢结构抗火分析结果有很大影响。为了量化蠕变模型对约束钢梁抗火性能分析的影响,对5种常用的蠕变模型进行了对比分析。采用编写的约束钢梁计算程序,分别计算5种蠕变模型下约束钢梁的抗火性能并与试验数据进行对比。结果表明,采用Norton蠕变模型的计算结果与试验数据吻合最好。最后对影响约束钢梁抗火性能参数进行了研究,研究发现,Harmathy蠕变模型对约束梁抗火性能分析结果影响最大;不同蠕变模型对不同荷载比、约束刚度下的约束钢梁抗火性能影响程度均不同。     

带有残余应力的钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能研究

为研究残余应力对钢梁内嵌式的预应力简支组合梁在火灾效应下的受力性能的影响,通过ABAQUS软件建立钢梁内嵌式的预应力简支钢-混组合梁几何非线性和材料非线性的有限元模型,利用热力-耦合法计算组合梁在高温下的结构响应行为。通过对梁的截面温度、整体挠度和跨中挠度、跨中截面应力分布、拉索应力和塑性变形、梁的整体曲率和跨中曲率等特性在高温下的结构响应进行考察,探究工程应用中常见初始残余应力对组合梁的影响机理。结果表明：残余应力主要是通过影响钢梁的截面模量,进而对钢梁的截面抗弯刚度产生影响,在升温后期或当钢梁开始进入塑性状态时,残余应力的影响逐渐减小。残余应力在钢梁腹板上的分布能较为明显的影响组合梁的承载能力,分布形式不同影响效果也不同。残余应力主要影响了组合梁中钢梁的截面刚度,进而也影响了组合梁的挠度幅度、曲率分布、中和轴高度以及拉索内力变化。     

约束钢柱抗火性能试验研究

介绍了一组约束钢柱抗火试验,包括试验设计、钢柱温度和位移测量结果、钢柱试验后残余变形,以及试验的数值模拟等。试验变化参数为钢柱所受约束的刚度。约束刚度大小对钢柱抗火性能的影响包括:约束刚度比大的钢柱,其屈曲温度和破坏温度均较低;钢柱屈曲后,约束刚度比大的钢柱在变形较小时即可达到新的平衡位置;约束钢柱的破坏温度一般高于其屈曲温度,且随轴向约束刚度比的增大,破坏温度与屈曲温度之差增大。试验结果与有限元分析结果进行了对比,两者吻合较好,有限元方法研究约束钢柱抗火性能具有较高的精度。     

梁端受框架约束的平端板连接组合节点抗火性能试验研究

对梁端轴向约束作用下平端板螺栓连接组合节点的抗火性能进行了试验研究。试验共设计制作四个试件,一个为梁端无轴向约束的组合节点抗火试验试件、两个为梁端受框架约束的组合节点抗火试验试件,另一个梁端无轴向约束的组合节点试件作为对比试件,进行常温下受力性能试验,以研究梁端轴向约束对组合节点耐火性能的影响。试验结果表明,常温下组合节点因柱腹板受压屈曲而破坏。火灾作用下组合节点温度场分布不均匀,组合节点均出现梁下翼缘屈曲,但二者在梁下翼缘屈曲后的受力行为不同。梁端无轴向约束组合节点在梁下翼缘屈曲后承载力迅速降低;而梁端有框架约束的组合节点在梁下翼缘屈曲后由于钢梁出现悬链线效应（在梁大挠度情况下,梁内轴力由压力转为拉力来承受竖向荷载）,节点由压弯受力转为拉弯受力,表现出较好的承载能力和变形能力。试验反映了组合节点在结构中与梁的相互影响和共同作用,为理解火灾下组合节点在梁轴力影响下的结构反应、承载机理和破坏模式提供了依据。     

板角约束混凝土双向板抗火性能试验研究

为研究混凝土双向简支板板角受平面外约束下的火灾行为,进行了恒载-升温条件下的火灾试验。采用无线测温技术和红外探测技术,获得了火灾下双向板沿板厚温度场分布、钢筋温度、板平面内外变形、裂缝以及板角平面外约束力变化,并与国内外相关试验进行对比分析。测试结果表明：自行设计无线测温设备测量精确度较高,且便于使用;红外探测技术能够实时记录板面裂缝发展。分析结果表明：当板角受平面外约束时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同;且板角区域易出现弧形裂缝,板角约束程度对板角区域弧形裂缝分布与发展有显著影响。     

基于子结构模型的约束PEC柱抗火性能

利用有限元软件ABAQUS建立了包含部分梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性.对轴力作用下子结构在火灾下的受力性能进行了参数分析,分析了轴力比、轴向约束刚度、约束梁跨度、柱长度以及材料强度对子结构轴向位移和轴力的影响规律.结果表明:随着轴力比的增加,柱轴向变形峰值和轴力变化系数峰值减小;随着轴向约束的增加,柱轴力变化系数峰值增大,轴向位移峰值减小,高温压缩阶段的轴向位移趋于平缓;随着柱长度的增加,轴向位移峰值和轴力变化系数峰值略有增加;约束梁跨度、型钢屈服强度和混凝土抗压强度对柱轴向位移和轴力变化系数影响很小.     

相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能

为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低; 截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加; 随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显; 耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。     

矩形孔口蜂窝组合梁抗剪性能研究

以开孔率为变量,分别对4根腹板开矩形孔口的蜂窝梁和蜂窝组合梁进行了抗剪试验。对比分析了两者的抗剪破坏特征,承载力及剪力-位移曲线。给出考虑楼板组合作用后蜂窝梁抗剪承载力的提高结果。结合修正后的有限元计算模型,对比研究不同开孔率、翼缘尺寸对矩形孔口蜂窝梁和蜂窝组合梁抗剪承载力的影响。对不同混凝土楼板尺寸影响下的矩形孔口蜂窝组合梁进行抗剪性能分析。结果表明:开孔率对矩形孔口蜂窝组合梁和蜂窝梁抗剪承载力影响较大;翼缘厚度对开孔率较小的矩形孔口蜂窝梁抗剪承载力有一定提高,对蜂窝组合梁影响较小。蜂窝组合梁中混凝土楼板提供主要抗剪贡献,能大幅提高矩形孔口蜂窝梁抗剪承载力,且有效防止矩形孔口处剪切变形。最后,给出了矩形孔口蜂窝组合梁抗剪承载力简化计算方法。     

约束钢梁抗火性能研究进展分析

约束钢梁的性能是近年来建筑结构领域的热点研究领域之一,其火灾特性尤为重要。文章总结了约束钢梁抗火性能研究现状,对高温性能研究进展方面进行了概括,在已有研究成果的基础上,考虑了悬链线效应、蠕变效应等因素对约束钢梁的影响,最后对约束钢梁抗火研究领域进一步的工作进行了探讨和展望。     

约束钢框架角钢抗剪连接节点的抗火性能

就双角钢连接节点在热诱导负荷下的试验结果进行了分析。2个梁组件被放入1个熔炉内进行测试,以模拟典型的建筑火灾情形。这些梁组件使用双角钢连接节点与熔炉外1个约束钢框架相连。试验参数包括火灾场景,负荷等级以及由梁板效应引起的综合作用。火灾试验中产生的数据表明,尽管只是简单的剪切连接的设计,双角钢连接节点有其固有的转动刚度并且能够传递热诱导弯矩。尽管产生了永久变形,试验组件并没有破坏,从而说明了双角钢连接节点具有较好的韧性。