三面受火胶合木梁耐火极限的试验研究

通过5根胶合木梁耐火极限试验,对三面受火胶合木梁的升温规律和耐火极限等进行了详细研究,主要考虑了截面尺寸和荷载比两个参数对其耐火极限的影响。研究结果表明:各测点温度随着受火时间的增加而升高,且停火之后温度下降较慢;测点离木截面表面距离越近,温度越高;且不同试件距边缘相同距离测点温度随时间的变化关系相差较小;相同截面的胶合木梁,随着荷载比的增加耐火极限减小;相同荷载比的胶合木梁,截面较小的木梁耐火极限较低。150 mm×300 mm截面胶合木梁荷载比为0.2、0.35和0.5时,耐火极限分别为46 min、33 min和25 min;而100 mm×200 mm截面胶合木梁荷载比为0.35时,耐火极限为18 min。     

四面受火胶合木柱耐火极限试验研究

通过4根胶合木柱耐火极限试验,对四面受火胶合木柱的升温规律和耐火极限等进行了详细研究,主要考虑了截面尺寸对其耐火极限的影响。研究结果表明:两个未受火对比试件均在柱中附近折断;测点离木截面表面距离越近,温度越高;且不同试件距边缘相同距离测点温度随时间的变化规律接近;荷载比为0.2的200mm×200mm截面胶合木柱耐火极限为47min,而荷载比为0.2的150mm×150mm截面胶合木柱耐火极限为35min,可见相同荷载比的胶合木柱,截面较小的木柱耐火极限较低。     

不同阻燃涂料处理三面受火胶合木梁耐火极限试验研究

通过4组18根胶合木梁三面受火耐火极限的对比试验,研究截面尺寸、持荷比、阻燃涂料、木梁跨中受拉区是否存在指接对耐火极限的影响。研究结果表明,随着持荷比增加,三面受火胶合木梁耐火极限明显降低,当持荷比由30%增加到50%时,耐火极限降低5~29min;随着截面尺寸增加,耐火极限略有增加,当截面尺寸由100×200增加到150×300时,耐火极限增加1~12min;胶合木梁表面采用I型阻燃涂料涂抹后耐火极限提高4~6min,采用Ⅱ型阻燃涂料常温常压浸渍后耐火极限提高4~13min;纯弯段受拉区存在指接时,耐火极限降低4~25min。多数试件竖向炭化速度大于水平炭化速度,有阻燃涂料木梁的炭化速度略小于没有阻燃涂料木梁的炭化速度。     

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24.5 min;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200 mm×200 mm增加至300 mm×300 mm时,耐火极限平均增加28.0 min;当胶合木柱表面采用阻燃涂料涂刷后,耐火极限平均增加4.0 min。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。     

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. 5 min;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200 mm×200 mm增加至300 mm×300 mm时,耐火极限平均增加28. 0 min;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. 0 min。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....     

三面受火高强混凝土柱耐火极限研究

编制了三面受火高强混凝土柱高温全过程分析程序,程序的有效性得到试验数据的验证.利用该计算程序,分析了截面尺寸、轴压比、配筋率、计算长度和荷载偏心率等参数对ISO 834标准升温过程作用下三面受火高强混凝土柱耐火极限的影响规律.针对三面受火高强混凝土柱的不同截面尺寸、轴压比、配筋率、计算长度和荷载偏心率共4800种工况进行了高温反应分析.在此基础上,定量给出了该类构件耐火极限的实用计算方法.结果表明:严格控制轴压比和偏心率是提高三面受火高强混凝土柱耐火极限的有效措施.     

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。     

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。     

胶合木梁三面受火后力学性能的试验研究

通过2组7根胶合木梁三面受火后力学性能的对比试验,研究了不同表面处理和不同受火时间后胶合木梁的破坏形态、剩余承载力和应变的变化规律。研究表明,胶合木梁剩余承载力随受火时间增加而明显降低,受火20～40min后剩余承载力显著降低;表面有阻燃涂料处理试件剩余承载力略大于无阻燃涂料处理试件。未受火对比试件和受火后试件跨中截面应变分布均符合平截面假定;相同荷载作用下,受火后试件梁底和梁顶的应变均大于未受火对比试件。采用基于ABAQUS二次开发的木材本构模型,能准确预测木材内部温度在100℃左右时的平台段,且距离受火面越远平台段越长;水平和竖向炭化深度模拟值与试验值误差为8.6%～14.0%,能较准确地模拟胶合木梁的炭化深度;胶合木梁受火后剩余承载力模拟值与试验值吻合较好,可用于胶合木梁三面受火后剩余承载力的评估。     

四面受火木柱耐火极限的试验研究

通过6根四面受火木柱耐火极限的对比试验,研究不同持荷水平、是否采用石灰膏抹面对木柱耐火极限的影响。研究结果表明,四面受火木柱耐火极限随着荷载水平的增加而明显降低。采用石灰膏抹面后,其耐火极限有所增加。石灰膏抹面能有效降低四面受火木柱内的温升梯度,延缓木柱开始炭化的时间,降低炭化速度。     

三面受火方中空夹层钢管再生混凝土柱耐火极限

采用有限元分析软件ABAQUS建立ISO-834标准火灾作用下三面受火方中空夹层钢管再生混凝土柱计算模型,分析典型截面的温度场分布,并将耐火极限计算值与试验实测值进行比对。对材料强度、空心率、取代率、荷载比及构件计算长度等影响因素进行分析,得到三面受火方中空夹层钢管再生混凝土柱耐火极限的简化计算式。结果表明:三面受火条件下,随材料强度增大,此混凝土柱耐火极限变化不明显;耐火极限随构件空心率增大而增大,主要与背火面承受较大拉力有关;耐火极限随构件计算长度的增加下降1.2%～21.0%,随荷载比的增大下降约50%。简化计算式具有较高精度,可用于该类构件耐火极限的预测分析。     

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。     

三面受火的矩形钢管混凝土柱受力机理与耐火极限

受火边界作为研究结构构件抗火性能的基本前提条件之一,对结构构件抗火性能有着显著影响。已有钢管混凝土柱相关研究多假设其四面均匀受火,则针对实际结构中可能出现的三面受火这一情况,对矩形钢管混凝土柱进行抗火性能理论研究。分析了三面受火的矩形钢管混凝土柱温度场和耐火极限,以及高温全过程的构件受力机理,且与四面受火的矩形钢管混凝土柱进行了对比分析。研究表明:三面受火时构件截面的整体温度比四面受火时有显著降低,且三面受火时耐火极限高于四面受火;三面受火构件在高温全过程中轴向变形趋势与四面受火类似,而侧向变形可能会发生反转。     

三面受火的方中空夹层钢管混凝土柱耐火极限分析

为研究三面受火方中空夹层钢管混凝土柱的抗火性能,通过ABAQUS有限元软件建立了三面受火的方中空夹层钢管混凝土柱有限元模型,并将计算结果与试验数据进行对比,结果吻合良好。利用所建立的模型分析了构件在三面受火条件下的温度场与受力机理,并分析了常见参数对三面受火方中空夹层钢管混凝土柱耐火极限的影响,提出了三面受火方中空夹层钢管混凝土柱耐火极限的简化计算公式。结果表明,在荷载比为0.4～0.8、长细比为20～50、截面尺寸为400～1 000 mm常用参数范围内,荷载比、长细比、截面尺寸和荷载偏心率是构件耐火极限的主要影响参数,荷载比和长细比越小,截面尺寸越大,构件耐火极限越大。当0≤e/r_0≤0.4时,荷载偏心率对构件的耐火极限影响较大,耐火极限最大可比轴压时高50%。     

三面受火情况下钢筋混凝土梁极限承载力的计算与分析

根据对火灾作用下钢筋混凝土梁可能破坏截面的应力、应变及内力分析的基础上,编制了火灾下钢筋混凝土梁截面极限承载力的计算程序.运用该程序对钢筋混凝土梁可能破坏截面的高温极限承载力的变化进行计算、分析,由此得出混凝土梁在火灾作用下极限承载力随时间下降变化的一般规律,可用于指导工程结构的耐火设计及火灾营救.     

不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限研究

通过2根钢筋混凝土柱的足尺明火试验,考察了不同受火方式对柱的破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响,编制了不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限计算程序,其结果与试验值较吻合,表明其耐火性能优劣顺序依次为相邻两面受火、三面受火和四面受火,对实际结构抗火设计有一定的参考作用。     

三面受火钢筋混凝土梁温度场非线性分析

根据三面受火钢筋混凝土梁离散体积单元的能量守恒原理，建立了有限差分平衡方程，在合理确定混凝土热工参数基础上，采用增大混凝土质量热容的方法，考虑混凝土中自由水与结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响。通过编制三面受火钢筋混凝土梁截面温度场非线性有限差分程序，并结合火灾情况下钢筋混凝土梁温度场的试验结果，合理地确定了混凝土质量热容放大系数和混凝土表面换热系数的计算式。结果表明：三面受火钢筋混凝土梁温度场的计算结果与试验结果符合较好，为进一步研究火灾情况下钢筋混凝土梁力学性能和耐火极限提供了条件。     

四面受火木柱耐火性能试验研究

木柱是西南民居的主要受力构件,其性能直接决定了西南民居的安全.为了对受火后木柱剩余承载力进行研究,以黔东南本地生长的杉木和松木为原材料,制作了 一批短木柱,对其进行轴心压缩试验.通过对不同温度后木柱压缩性能进行试验,分析了加温温度、防火涂料对碳化速度、压缩曲线、剩余极限强度的影响.试验表明,木柱碳化速度随着温度的增加而...     

胶合竹顺纹受拉力学性能试验研究

胶合竹广泛用于家具制造和建筑模板,但作为结构用材,应用还比较少,以楠竹为原材料加工的胶合竹材的受力性能研究尚不充分。文中加工了有竹节和无竹节的胶合竹试件各15个,通过弹性和弹塑性阶段的拉伸试验,研究胶合竹材的破坏形态、弹性模量、抗拉强度,并与相同尺寸的落叶松木进行对比。试验结果表明有竹节比无竹节的胶合竹抗拉强度低31.17%、弹性模量低9.06%,与落叶松对比有竹节的胶合竹抗拉强度低28.69%、弹性模量高27.7%,无竹节的胶合竹抗拉强度高3.6%、弹性模量高40.43%。竹节处横纹抗拉强度提高,顺纹抗拉强度降低。     

螺栓连接胶合木梁柱节点耐火极限的试验研究

通过5根螺栓连接胶合木梁柱节点耐火极限试验,研究螺栓连接胶合木梁柱节点的升温规律和耐火极限,结果表明:常温下螺栓钢填板连接节点的承载力比U形连接件连接节点高,各测点温度随着受火时间的增加而升高且停火后温度下降较慢;测点离木截面表面距离越近,温度越高;距木截面表面距离相同处,螺栓位置温度比节点区域外梁柱截面处温度高;相同类型的胶合木节点,随荷载比增加耐火极限减小;相同荷载比时,U形连接件连接节点耐火极限比螺栓钢填板连接节点稍高。