经一麻五灰地仗处理的木梁三面受火耐火极限试验研究

传统木结构建筑木构件表面通常采用地仗处理进行保护,而地仗处理对木构件耐火性能的影响规律尚不清晰。为此,通过4组10根三面受火木梁耐火极限的对比试验,研究了截面尺寸、持荷水平、是否地仗处理等因素对木梁耐火极限的影响规律,提出了剩余截面法计算木梁耐火极限,并提出了木梁热力耦合数值分析模型。结果表明,三面受火木梁耐火极限随持荷水平的增加明显降低,当持荷比由30%增加至50%时,木梁耐火极限降低19.6%~31.7%,平均降低17.5min;三面受火木梁耐火极限随截面尺寸增加显著提高,当截面尺寸由100mm×200mm增加至200mm×400mm时,耐火极限提高95.1%~107.8%,平均增加40.0min;木梁表面经一麻五灰地仗处理后,耐火极限提高21.3%~429%,平均提高15.8min。不同持荷水平和截面尺寸木梁内部距离边缘相同位置处的温度变化相近,表面采用一麻五灰地仗处理可显著延缓木梁内部温度的上升速率,木梁两个方向的炭化速度平均值为0.54mm/min,与未作表面处理的木梁相比降低19.4%。基于剩余截面法和数值模拟得到的三面受火木梁耐火极限预测值与试验值的误差在±15%以内,基本满足工程精度要求。     

基于炭化速度的梁柱木构件防火设计方法研究

由于缺乏对木结构火灾性能的系统研究,现行国家标准《木结构设计规范》(GB 50005-2003)(2005版)和《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)仅对木结构构件的耐火极限进行了相关规定,没有涉及木材的燃烧机理、炭化速度以及木构件耐火极限的计算方法,限制了木结构向多层和大跨方向的发展。本文较系统地研究了我国工程常用树种的燃烧性能和炭化速度,得到了木材炭化速度计算式,提出了与试验结果吻合的木构件基于炭化速度的防火设计方法,为相关标准的制修订提供依据,为木结构在我国的推广应用提供支撑。     

木结构建筑构件耐火性能试验研究

对木结构建筑构件进行一系列标准耐火试验,研究木结构建筑构件的耐火性能、破坏模式以及验证构件的耐火极限值。所测试的构件包括木构架墙体、木构架楼板与天花板吊顶,以及胶合木梁和木柱。研究结果表明,木结构建筑构件具有较好的耐火性能,能达到所要求的耐火极限。木构架墙体和楼板的耐火性能与石膏板的厚度和层数有关。截面尺寸较大的胶合木梁和木柱,因木材炭化速度慢,能保持1.0h以上的承载功能。试验结果为合理确定木结构的耐火性能提供了相关知识和数据。     

传统地仗处理木梁三面受火后力学性能试验研究

传统地仗层既可作为传统木结构建筑油漆工艺的基层,又能有效防止木构件腐朽和虫蛀,但地仗处理对木构件防火能力影响的研究还很少.通过4组12根木梁受火后力学性能的对比试验,研究了一麻五灰传统地仗工艺对三面受火木梁耐火性能的影响,分析了是否采用一麻五灰、受火时间等参数对木梁极限承载力、初始刚度和炭化速度变化规律的影响.结果 表明,一麻五灰传统地仗处理试件在相同受火时间后的极限承载力和初始刚度均明显高于未做表面处理的试件;一麻五灰传统地仗处理和表面无处理木梁试件受火后剩余截面仍基本符合平截面假定;一麻五灰传统地仗处理木梁的炭化速度显著小于未做表面处理的试件,一麻五灰传统地仗处理能有效推迟木梁开始炭化的时间,延缓木梁受火后力学性能的劣化速度.     

阻燃涂料处理三面受火锯材木梁耐火极限的试验研究

中国传统建筑多为木结构,而木结构火灾隐患较大,因此对传统木结构的耐火性能提升技术研究迫在眉睫。为此,选取市场上常见的适用于古建筑木结构的透明水性阻燃涂料,通过6根锯材木梁三面受火耐火极限的对比试验,研究阻燃涂料对不同截面尺寸锯材木梁耐火性能的提升效果。研究结果表明,锯材木梁截面尺寸由100mm×200mm增大至200mm×400mm时,耐火极限提高95.1%~107.8%,平均提高102.0%;经阻燃涂料处理后,锯材木梁的耐火极限提高约10min;随着受火时间延长,越靠近试件边缘部位的温度升高越快;阻燃涂料处理试件内部温度升高速度明显小于对应未作处理的试件。     

浙江冷摊瓦屋面类型探析

传统建筑屋面暗含匠人智慧,同样的部位有多种做法。文章以浙江传统建筑冷摊瓦屋面为研究对象,调研发现浙江冷摊瓦屋面做法类型多样,按构造类型进行整理分类有椽子加瓦、纵望板加瓦、椽子杉木皮编加瓦、椽子竹编加瓦以及椽子加双层瓦。研究希望加强人们对冷摊瓦传统做法的了解,为冷摊瓦屋面的修缮提供参考。     

钢填板-螺栓连接胶合木框架结构耐火试验与有限元分析

为研究钢填板-螺栓连接胶合木框架在火灾条件下的炭化情况和破坏模式,对常温下1榀单跨木框架试件的承载力和ISO 834标准升温条件下3榀单跨木框架试件的持荷耐火极限进行了试验研究,考察了持荷水平、隅撑设置对木框架耐火极限的影响。试验结果表明:炭化层的收缩和剥落会导致防火涂料对金属连接件的覆盖作用失效,从而加剧螺栓周围木材的炭化;未受火的对比试件的破坏模式为木梁跨中区域梁底木材顺纹受拉破坏,受火试件的破坏模式为梁端螺栓密集区域的木材横纹剪切破坏;与高持荷水平试件相比,低持荷水平试件具备更好的耐火性能,当试件的持荷水平由30%下降至10%时,其耐火极限提高了13min;框架中的隅撑提高了试件的抗火性能,减小了木梁的跨中弯矩和梁端剪力,使木梁的破坏模式由梁端脆性剪切破坏向跨中延性弯曲破坏转变,试件持荷水平为30%时,隅撑使试件的耐火极限提高了6min。在ABAQUS有限元软件中采用温度场-结构场顺序耦合分析方法和子程序定义木材本构关系,能较为准确地模拟火灾条件下胶合木框架的温度场分布和破坏模式,采用模拟木节的精细化建模方法可显著提高有限元分析结果的精度;有限元分析模型中木梁底部的木材单元因炭化而逐渐丧失承载力,导致木梁中和轴随受火时间的延长而上移。     

木结构火灾性能研究进展

在已有木结构火灾性能研究资料基础上,分析和总结了木结构火灾特征、木材炭化机理和微观结构变化、木材炭化速度模型、受火木构件剩余承载力、持荷木构件耐火极限等研究现状,并提出了需要进一步研究的重点。     

9 m长胶合木梁受弯性能和炭化速度的试验研究

对9 m长足尺胶合木梁的受弯性能和炭化速度进行试验研究。结果表明:足尺胶合木梁发生源于纯弯区段木材或连接缺陷的弯曲破坏;跨中截面沿高度方向应变变化符合平截面假定;理论分析和数值模拟方法均可较准确地预测木梁的受弯承载力;数值模拟方法还可以较准确地模拟木梁破坏全过程的变形情况。实测胶合木梁在ISO 834升温曲线下的炭化速度为0.7 mm/min,与欧洲规范一致,略小于GB/T 50708—2012《胶合木结构技术规范》的规定值,说明胶合木梁具有可靠的耐火性能。     

胶合木结构受火响应规律研究

采用剩余截面法计算分析了典型截面胶合木构件的耐火性能,并对平面尺寸7.2 m×7.0 m、高度4.5 m的胶合木结构进行了实体火灾试验.结果表明,胶合木构件耐火性能受荷载比和升温曲线影响较大,在90％荷载比时,截面尺寸200 mm×400 mm的胶合木梁耐火极限约为50 min.ISO 834标准升温曲线与大空间升温曲...     

新型钢-木组合梁抗弯性能数值分析

提出一种新型的钢-木组合梁,为研究其受弯性能,采用有限元程序ANSYS对3个不同规格组合梁构件,1个普通胶合木梁进行有限元数值分析。分析结果表明:薄壁型钢-胶合木组合梁与普通的胶合木梁相比,受弯极限承载力提高28%~85%,跨中极限变形提高76%~146%。冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁具有良好的抗弯性能。     

正交胶合木-混凝土组合楼板单面受火耐火极限试验研究

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限，设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件，分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明：常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包括底部规格材的顺纹受拉断裂破坏、上下两层规格材之间横纹劈裂破坏和中部规格材的滚剪破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的破坏模式包括现浇混凝土层与正交胶合木板的界面发生剪切破坏和底部规格材顺纹受拉断裂破坏；常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的初始刚度和受弯承载力比正交胶合木楼板的分别提高了237.8%和60.1%。受火后，正交胶合木板底发生了明显炭化，正交胶合木-混凝土组合楼板发生了明显的受弯变形。在荷载比相同的条件下，正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限比正交胶合木楼板的提高了335.3%;随着荷载比由0.20增加至0.50时，试件耐火极限由74.1 min降低至30.6 min。正交胶合木-混凝土组合楼板耐火极限的数值模拟精度误差在14.1%以内，满足工程精度要求。     

莺脰湖内湖小茶室钢-木组合结构设计

莺脰湖内湖小茶室主体为单层建筑,屋脊高度6.6m,檐口高度5.05m,采用钢-木组合结构体系,内围由10根悬臂钢柱构成结构抗侧力系统,外围40根胶合木柱为重力柱,屋面水平构件均采用胶合木梁。钢-木组合结构设计不同于钢结构或木结构,参考欧洲标准BS EN 1998-1∶2004的结构性能系数确定了本结构的地震作用计算参数,同时对钢构件与木构件的连接节点转动刚度进行了计算分析,采用MIDAS Gen软件对结构的整体指标进行了计算,结合《胶合木结构技术规范》(GB/T 50708—2012)和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017),对胶合木构件按非火灾与火灾两种承载力极限状态及对抗侧力钢柱按非火灾承载力极限状态分别进行了设计,分析结果表明结构安全可靠。本文的计算设计方法可供类似钢-木组合结构参考。     

木结构建筑耐火性能研究综述

西南地区村镇住宅大多采用木结构建筑且分布密集,一旦发生火灾,极易引发“火烧连营”的严重后果。因此,西南地区现存的木结构建筑消防安全问题日益严峻。本文从材料层面、构件层面以及结构层面对木结构建筑火灾蔓延的国内外研究现状进行综述,主要包括木材炭化机理、木材炭化速率、木材热解动力学、木构件耐火性能和木结构建筑室内外火灾蔓延规律。同时,结合我国木结构建筑火灾研究现状,对木结构建筑耐火性能、防火措施研究中有待于深入探索的问题进行总结。     

带销钢-木组合节点的耐火设计

木结构的极限承载力往往因为节点的薄弱而受限。因此,有效设计非常需要高效节点(如带开槽钢板和钢销的多重剪切钢木组合节点)。受火时多重剪切带销钢-木组合节点的极限承载力首先取决于与温度相关的木构件嵌入强度的降低度。为了准确预估节点的耐火能力,了解横截面的温度分布和钢单元(开槽钢板和钢销)对木构件的炭化影响是至关重要的。经过大量的试验及数值分析,建立了带受拉开槽钢板的多重剪切带销钢-木组合节点耐火极限承载力的计算模型。此模型与广泛应用的木构件耐火设计规范EN1995-1-2减少横截面积的方法一致,并考虑了节点几何形状的不同和钢单元对横截面温度分布的影响。     

遵义地区传统村落民居冷摊瓦屋面节能改造研究

保护传统村落对传承我国农耕文化和推进生态文明建设意义重大,在不破坏风貌的基础上改善人居环境、促进当地可持续发展是保护的根本。冷摊瓦屋面曾在我国夏热冬冷地区的传统村落中普遍使用,但其热工性能与现代人居环境需求存在一定差距。本文以遵义地区的传统村落为例,基于对冷摊瓦屋面材料和构造的分析,提出了几种节能改造措施,并进行计算机模拟验证,以期为广大夏热冬冷地区的传统村落保护提供技术支持。     

木梁四面受火炭化速度及剩余受弯承载力试验研究

为研究我国常用树种木构件的抗火性能,进行了4组共12根木梁四面受火试验、以及受火后的剩余受弯承载力试验研究。结果表明,木梁有效面积因受火炭化而减小,边角棱角不再存在,呈圆弧状,靠近炭化层的高温分解层木材强度明显劣化;表面无防火措施木梁的平均水平炭化速度为0.827mm/min,平均竖向碳化速度为0.848mm/min;受火木梁受弯试验过程中跨中截面基本符合平截面假定,破坏模式基本同对比木梁;极限承载力、极限位移、刚度、弯曲弹性模量随着受火时间增加而减小;防火涂料能有效降低炭化速度,提高受火后剩余承载力、极限位移、刚度,防火效果显著。     

四面受火胶合木中长柱耐火极限试验研究

通过4组10根胶合木中长柱四面受火的耐火极限试验,研究截面尺寸、持荷水平、阻燃涂料等对胶合木中长柱耐火极限的影响规律。通过理论分析提出了胶合木中长柱基于炭化速度的耐火极限计算方法,并采用有限元软件建立了胶合木柱热力耦合数值分析模型。结果表明,随着持荷水平增加,四面受火胶合木柱耐火极限明显降低,当持荷比由30%增加至50%时,耐火极限平均降低24.5min;随着截面尺寸增加,四面受火胶合木柱耐火极限显著提高,当截面尺寸由200mm×200mm增加至300mm×300mm时,耐火极限平均增加28.0min;当胶合木柱表面采用阻燃涂料涂刷后,耐火极限平均增加4.0min。胶层、持荷水平和截面尺寸对试件内部距离边缘相同位置处的温度变化无明显影响,表面涂抹阻燃涂料可稍降低试件内部温度的上升速度。垂直胶层方向和平行胶层方向的炭化速度无明显差异,有阻燃涂料处理的木柱炭化速度略小于无阻燃涂料处理的木柱炭化速度。基于剩余截面法计算的四面受火胶合木中长柱耐火极限计算值与试验值的相对误差绝对值的平均值为6.5%,基本满足工程精度要求。有限元模拟得到的耐火极限与试验值的平均相对误差为8.6%,也满足工程精度要求。     

LED筒灯在热—力耦合作用下的耐火测试

结合LED筒灯的使用情况,对筒灯的耐火测试进行了分析。指出筒灯的耐火极限是通过对安装了筒灯的天花板结构进行热-力耦合作用下的水平耐火测试获得,同时也指出筒灯在耐火测试中经受的温度情况,以及耐火极限的评判指标等。基于相关研究指出,影响筒灯耐火极限的主要因素包括筒灯的材料和结构、耐火石膏板和木梁的耐火性能、系统的安装质量。     

定向结构刨花板增强木桁架受弯性能试验研究

为了使木桁架能用作大截面木梁,在木桁架两侧采用定向结构刨花板(OSB)来增强木桁架。增强型木桁架的抗弯承载性能试验表明:采用OSB增强木桁架能有效提高其抗弯承载能力;采用OSB,通过螺纹钉连接及联合胶结方式补强木桁架,结合牢靠,有较好的协同性及整体稳定性,其初始抗弯刚度及抗弯极限荷载分别提高203. 20%、234. 39%;增强型木桁架截面宽度对极限抗弯荷载及初始抗弯刚度贡献较小;增强型木桁架相比传统普通齿板连接木桁架,连接方式简单、木材用料少、不需齿板辊压机械、便于现场施工,可应用于木结构工程。