高温下钢筋混凝土柱耐火极限的简化计算方法

本文以四面受火的钢筋混凝土轴压柱为研究对象,提出了一种计算钢筋混凝土柱耐火极限的简化计算方法,并通过与试验结果进行对比,初步验证了本文所提方法的可行性.     

不同火灾条件下钢筋混凝土柱有限元分析

结合实际民用建筑可燃物特点,基于简化的固体可燃物燃烧模型,利用CFD场模拟软件FLUENT对单室房间进行了火灾模拟,得到了烟气温度场分布情况。在此基础上,结合钢筋混凝土热工特性、温度—应变—应力本构特性,分析对比了钢筋混凝土柱在四种不同火灾条件下的温度场分布及变形规律。结果表明:由于现代建筑物中橡胶、塑料等高热值、易挥发性燃料成分的大量存在,使火灾初期具有快速的升温速率,而且火场整体燃烧温度高过ISO834标准。火灾发生前期,钢筋混凝土柱的轴向形变主要来源于热膨胀,恒载荷下的压应变相对作用较小;火灾发生后期,随着混凝土强度的降低,恒载荷下的压应变作用增强。整体而言,轴向膨胀和回压,耦合径向弯曲变形,导致构件内部破坏失稳。升温速率越大,截面温度梯度越大,破坏前能承受的挠度越小,耐火时间越短。     

Fire Tests and Calculation Methods for Circular Concrete Columns

The introduction sets the scene of the present paper, i.e. the extensive research works performed at the University of Liege in order to derive acceptable calculation methods for the fire design of concrete columns. It is explained that all previous works have been based on square or rectangular cross sections, for which corner spalling was observed very often, whereas circular section are nowadays becoming more and more popular.In order to examine the influence of the circular shape on the behavior under fire conditions, an experimental research study has been performed recently at the University of Liege. This paper describes the test procedure, the observations made, and the values obtained for the fire resistance. Theoretical methods have been developed for a quick, safe, and efficient design of concrete columns under fire conditions. These methods have been applied successfully to the recently tested circular columns.     

钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(II)

确定了高温下组成钢骨混凝土的钢材和混凝土的热工参数和力-热本构关系模型,利用有限元法计算了钢骨混凝土柱截面温度场,计算结果得到实验结果的验证。利用数值方法对钢骨混凝土柱耐火极限及火灾下荷载-变形关系曲线进行了计算分析,理论计算结果和实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面尺寸、构件长细比、截面含钢率、截面配筋率、荷载偏心率、钢骨和钢筋屈服强度、混凝土强度、截面高宽比等参数对耐火极限以及火灾下构件承载力的影响规律。最后,提出了钢骨混凝土柱耐火极限的实用计算公式。本文是第二部分。     

表面设置防火涂料高强混凝土的高温爆裂

通过4组28d抗压强度为82.6MPa且外包不同厚度非膨胀型隧道防火涂料的高强混凝土试块的高温试验,研究了其爆裂状况随防火涂料厚度的变化情况.结果表明:当防火涂料厚度为20mm时,高强混凝土试块均未发生高温爆裂,试块表面所经历的最高温度仅369～405℃;当防火涂料厚度为10mm时,高强混凝土试块均发生了较剧烈的高温爆裂.与其他方法相比,采用非膨胀型隧道防火涂料不仅可有效抑制高强混凝土的高温爆裂,同时施工方便、适应性好.     

钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(Ⅰ)

确定了高温下组成钢骨混凝土的钢材和混凝土的热工参数和力-热本构关系模型,利用有限元法计算了钢骨混凝土柱截面温度场,计算结果得到实验结果的验证。利用数值方法对钢骨混凝土柱耐火极限及火灾下荷载-变形关系曲线进行了计算分析,理论计算结果和实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面尺寸、构件长细比、截面含钢率、截面配筋率、荷载偏心率、钢骨和钢筋屈服强度、混凝土强度、截面高宽比等参数对耐火极限以及火灾下构件承载力的影响规律。最后,提出了钢骨混凝土柱耐火极限的实用计算公式。本文是第一部分。     

高强高性能混凝土耐火性能的研究现状

本文回顾了近年来国内外在高强、高性能混凝土耐火性能方面的研究现状,对比了高强、高性能混凝土和普通混凝土在火灾下的不同行为,介绍了高强、高性能混凝土火灾下的特性,探讨了其在高温下的破坏机理。讨论了提高高强、高性能混凝土火灾下性能的措施。对进一步的研究和工程应用进行了展望。     

一种预测钢筋混凝土梁耐火时间的方法

为了给建筑构件的耐火性能分级，必须要了解建筑构件的耐火时间。确定钢筋混凝土梁耐火时间以往只能通过耗资巨大的耐火试验。本文在一系列试验研究的基础上，建立了各种数学模型，提出一种分析法，采用计算机预测钢筋混凝土梁的耐火时间。这种方法的优点是能确定构件在实际火灾中的耐火性能。     

钢骨高强混凝土柱合理用钢量的研究

通过对 ４根不同用钢量、内置实腹式工字钢的钢骨高强混凝土（＞ Ｃ７５）柱的轴心受压试验,对这类结构柱的受力性能进行了分析对比,并根据试验结果与理论分析提出了满足工程精度要求的轴心受压极限承载力计算公式与合理的用钢量范围。     

碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温全过程分析程序,程序的有效性得到了试验结果的初步验证。针对不同构件尺寸、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计6400种工况,进行了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温反应分析,考察了各主要参数对该类加固构件耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了该类加固构件耐火极限的实用计算方法。研究结果表明：高温下碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限随板的厚度、防火涂料厚度和混凝土保护层厚度的增加逐渐增大,而随碳纤维布加固量和荷载比的增加逐渐减小;其中荷载比的影响最为显著,受拉纵筋配筋率对该类加固构件的耐火极限影响较小。     

混凝土及预应力混凝土结构抗火设计建议

本设计建议包含耐火极限、材料选择、结构构件形式、混凝土抗火保护层厚度、预应力筋及非预应力筋配置、爆裂验算及防爆裂措施、火灾下两类极限状态的验算及相关配筋构造等方面,对混凝土及预应力混凝土结构提出了抗火设计与验算建议.     

大截面异形型钢混凝土柱施工技术

结合金陵饭店扩建工程,深入分析了工程特点和难点,以及施工方案比选,包括模板加固方案的选择,混凝土施工方案的选择;详细介绍了大截面异形型钢混凝土柱的施工技术,包括异形柱模板施工,异形柱钢筋安装,高强混凝土施工技术.异形柱的混凝土成型良好,无胀模、跑模现象;混凝土表面光滑平整,无蜂窝麻面;异形柱各侧面垂直度经复测符合要求.本工程的异形型钢混凝土柱施工在满足设计和施工质量要求的同时,还提高了施工效.率、降低了施工成本.     

方钢管配筋混凝土柱的耐火性能

首先提出了在标准升温曲线升温作用下方钢管配筋混凝土柱耐火极限的理论计算方法,计算结果与以往国内外试验结果对比,两者吻合较好;然后,利用耐火极限计算程序对影响方钢管配筋混凝土柱耐火极限的因素进行分析,并在此基础上,提出了以截面尺寸、构件长细比、钢筋配筋率和钢筋强度为基本参数的钢管配筋混凝土柱耐火极限的实用计算方法,计算结果与数值计算和试验结果均吻合较好.本文方法可供有关工程实践和规程制订参考.     

纤维增强超高强混凝土防高温爆裂研究

对15组立方体抗压强度为116～143MPa纤维增强超高强混凝土(FRUHSC)试件,开展了ISO834火灾标准升温曲线下的高温爆裂试验,考察了水胶比、孔隙率、纤维类型及体积分数、试件尺寸对其高温爆裂的影响.结果表明:水胶比为0.15的超高强混凝土与水胶比为0.18时相比,具有更低孔隙率和更高强度,表现为爆裂程度更高;...     

钢骨高强混凝土柱的轴压比限值

通过对５个１：８缩尺比例的钢骨高强混凝土（＞Ｃ７５）柱的伪静力试验,研究了在不同轴压力和配箍率条件下的破坏形态、承载力、延性与耗能能力,并经理论分析提出了钢骨高强混凝土柱的怕压比与轴力比限值。     

截面尺寸对钢筋混凝土轴心受压构件耐火极限的影响

尺寸效应对混凝土构件力学性能有着明显的影响,曾一度是混凝土材料构件研究领域的热点,但尺寸效应对混凝土构件抗火性能影响的研究鲜见文献报导。试验室通常进行的火灾试验是缩尺试验,但因尺寸效应的影响,试验结果不能简单推及和运用于实际工程构件抗火性能的评估。本文利用经过验证的数值分析模型研究了截面尺寸对钢筋混凝土轴心受压构件耐火极限的影响,给出了参照试件受火时间与高温时承载力的关系图,建立了耐火极限与截面尺寸的函数关系,并用实例验证该函数关系的有效性。同时本文也提出了"等效受火时间"的概念,给出截面分层的方法和确定该时间的截面温度分布条件。     

高强砼柱抗剪强度的试验研究

本文通过１６根高强砼桩的试验，研究了高强砼框架柱的抗剪性能，讨论了剪跨比，轴压比等因素对破坏形态，开裂剪力及抗剪强度的影响。对现行规范的抗剪计算公式的适用性进行了探讨。研究成果填补了国内高强砼框架柱抗剪强度研究的空白，可作为编制高强砼设计规范的参考。     

碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火极限分析

编制了碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的温度场计算程序和耐火极限分析程序,通过数值分析结果与试验结果的对比,初步验证了程序的有效性。利用上述程序,针对高温下加固梁的受弯破坏形态,就不同构件跨高比、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计1728种工况进行了大量计算分析,同时考察了各参数对加固梁耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了加固梁的耐火极限简化预测方法。研究结果表明,加固梁的耐火极限随防火涂料厚度、混凝土保护层厚度和受拉纵筋配筋率的增加而逐渐增大,同时随荷载比、碳纤维布加固量和跨高比的增加而逐渐减小,其中荷载比的影响最为显著。     

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。     

查表法计算对称配置高强钢筋矩形截面混凝土偏心受压柱配筋

对对称配置高强钢筋矩形截面混凝土偏心受压柱的配筋计算进行了简化,利用该简化计算方法给出了对称配置高强钢筋矩形截面混凝土偏心受压柱在不同混凝土强度等级、钢筋强度等级下,同时适用于大、小偏心受压构件的计算表格.经验证,利用该表格简化计算出的配筋与按现行规范得出的配筋基本接近,可用于实际工程的简化计算.