空间网架结构抗火性能模拟分析

基于试验的结构抗火研究仅适用于中小型构件,对于大型空间结构采用试验的方法是不现实的。大型空间结构的热-力耦合分析是一种有效的性能化抗火分析方法。以某实际工程网架结构为依托,通过利用FDS火灾模拟计算软件分析网架空间位置的温度-时间曲线,考虑防火涂料对钢材实际受热温度的影响。并采用ABAQUS有限元软件,分析在热-力耦合作用下网架结构的力学性能。通过对网架结构在常温和高温时内力和位移参数的对比分析研究,并结合高温下整体结构承载能力的评估方法,对过火结构的损伤做出判定,计算结果与过火结构现场检验吻合较好。     

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     

高性能混凝土框架火灾反应与抗火性能研究

本文从平面框架入手,通过对三榀相同尺寸和相同持荷情况下的单层单跨矿渣高性能混凝土框架结构的火灾试验,研究了高性能混凝土框架结构的火灾反应和抗火性能特点。通过对火灾中框架温度场、位移反应等的分析以及火灾后框架表面裂缝、颜色和残余变形等的对比,分析了不同混凝土强度等级、有无外掺聚丙稀纤维对矿渣高性能混凝土框架结构火灾反应和抗火性能的影响。研究表明,在800℃左右火灾作用下,矿渣高性能混凝土框架结构具有良好的抗火性能,高性能混凝土的强度等级提高对结构火灾破坏前承受变形的能力是有益的;由火灾引起的构件轴向变形和内力重分布导致在梁柱节点存在较大的内力;框架作为超静定结构,梁柱在火灾中的刚度退化情形不一致,对整体结构的抗火性能明显不利;而聚丙稀纤维的掺加增加了火灾中混凝土温度裂缝的产生,但提高了降温时结构的变形恢复能力。     

高强钢结构抗火性能研究现状

随着近年来冶金技术的不断精进,越来越高强度的结构钢不断出现,其优异的物理、力学性能使其迅速应用到相关工程中。而与普通钢材类似,高强度钢结构抗火性能问题仍然十分突出。近20年来,高强钢抗火性能研究也开始起步。本文通过对高强度钢结构的钢材火灾高温与火灾后力学性能、高强钢构件和节点抗火性能、高强钢结构抗火性能方面进行了系统的考察和总结,最后对研究不足的问题进行讨论与展望。目前高强钢结构抗火性能研究还处于初步阶段,研究表明,高强钢的高温力学性能与抗火性能与已有的国内外相关规范均有不同程度的偏差,不能直接套用。     

火灾条件下钢结构力学性能的研究

钢结构因其自身的材料特性,在建筑方面得到了广泛的应用,特别是在高层建筑和工业厂房的施工中,钢结构的选择,可以大大的缩短工期,节约成本。但钢结构在高温下的材料性能的改变,为钢结构建筑的防火提出了新的要求。本文以通过对火灾条件下钢材料力学性能研究,指出在火灾条件下钢结构建筑的隐患,并提出了一些提高钢结构抗火性能的方法。     

波纹钢腹板组合柱抗火性能研究

波纹钢腹板组合柱是一种新型组合构件,由于方钢管和波纹腹板位于结构外侧,在火灾高温下极易发生损伤和破坏。文章利用有限元软件ABAQUS建立了波纹钢腹板组合柱的温度场和力学分析模型,应用角钢加固钢筋混凝土柱的抗火试验数据对模型进行了验证,采用验证后的模型分析了火灾荷载比、偏心率、截面尺寸以及钢管厚度对波纹钢腹板组合柱的影响规律。分析结果表明：随着火灾荷载比、偏心率的增加,组合柱的耐火极限减小;随着截面尺寸以及钢管厚度的增加,组合柱的耐火极限增大;波纹钢腹板对耐火极限基本没有影响。核心部分混凝土为承载轴向压力的主要部分,并随着升温压力占比先减小后逐渐增大;钢管内混凝土在受火初期承载较大部分的轴向压力,并随着升温受力占比先增大后减小;钢管在升温初期受力占比略微增大后逐渐减小。波纹钢腹板组合柱耐火极限的简化结果与理论分析结果吻合良好。     

超高层整体结构的抗火性能分析

基于性能化对超高层整体结构的抗火安全性进行评估,介绍钢结构的抗火设计方法。利用大型通用有限元软件ABAQUS对最不利火灾场景下整体结构进行抗火性能分析,按照规范要求对相应钢构件进行抗火承载力验算,根据分析结果提出结论和建议。     

火灾下防火装饰一体化钢梁抗火性能研究

为研究采用防火装饰一体化构造的钢梁在火灾下的温度场和承载力,通过基于ANSYS软件建立的分析模型对不同截面尺寸和不同耐火极限的钢梁进行抗火性能研究,并给出了计算钢梁承载力的简化公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好.     

预应力混凝土结构抗火性能研究

为了有效提高建筑结构在遭遇火灾时的安全性能,针对现今应用广泛的预应力混凝土结构,总结了该结构在耐火性能方面的研究现状,分析了试验研究与工程应用方面存在的问题,提出了未来研究工作的方向与重点,为土木工程抗火方面的设计规范提出了参考意见。     

油罐车火灾下大跨径双层钢桁梁悬索桥高温 力学性能

为了确定大跨径双层钢桁梁公路悬索桥油罐车燃烧下的损伤破坏情况,以武汉杨泗港长江大桥为背景,利用火灾动力学软件FDS模拟桥梁上7种不同火灾燃烧场景,以此确定出桥梁最不利油罐车火灾热释放率函数增长模型及规模。建立双层公路悬索桥三维空间热分析模型,通过热分析确定油罐车在桥梁不同部位发生火灾时其三维空间瞬态温度场分布规律。通过热-结构耦合分析,掌握双层钢桁梁悬索桥吊索、加劲梁、桁架杆高温力学性能时变特征。结果表明:恒载+活载工况作用下,一辆油罐车在桥梁主跨跨中上层最外车道发生火灾36 min时,吊索温度达到900 ℃以上,吊索应力增大到362.4 MPa,达到高温下抗拉强度,此时吊索发生断裂破坏,吊索的破坏主要是由于高温下的抗拉强度退化造成,此场景下抗火救援的最佳时间在16 min内; 一辆油罐车在桥梁主跨跨中下层非机动车道发生火灾43 min时,上层钢桁梁横梁腹板的临界屈曲应力系数降低到了1以下,上层钢桁梁火灾下率先会发生局部屈曲失稳而不是强度或位移破坏,此时抗火救援的最佳时间在20 min内。     

装配式钢结构模块连接节点耐火性能试验研究

摘 要：以“角件旋转式连接模块”钢结构节点作为研究对象,开展了两种不同防火保护条件下节点的耐火性能试验,研究不同防火保护条件下节点的变形特点、破坏形态和耐火性能,试验方法遵循国家标准GB/T 9978.1-2008。试验表明：1）钢柱采用三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm进行保护、钢梁采用双层高性能防火石膏板（20+20） mm进行包覆的节点试件A,在试验试件193 min内未发生破坏,除节点中间部位部分防火板发生脱落外,试件保护层整体保持较好的完整性,钢柱截面角部的温度测点受两个面的传热作用升温速度较快;由于节点角件的壁厚较厚,其温度整体略低于钢柱与钢梁;钢梁由于截面形状系数较大且防火保护弱于钢柱,钢梁温度较高;从试件的轴向变形曲线中可以看出整个试验过程中试件基本处于受热膨胀状态,未达到耐火极限。2）钢柱、钢梁均用60 mm厚的岩棉（120 kg/m3）及2层12 mm厚纤维增强型硅酸钙板进行包覆的节点试件B,试验过程中随着温度升高试件发生膨胀,防火板之间的拼缝不断扩大,但防火保护层基本保持相对完好的状态;131 min时试件开始出现压缩变形,为保障试验炉的安全停止试验;试件B各测点的温度分布规律总体上与试件A类似,但各测点升温曲线存在较大的离散性,这可能与该试件的轻钢龙骨变形造成防火板间拼缝扩大有关,炉内热烟气从拼缝进入试件内部,导致各测点的升温存在较大差异;从柱的轴向变形曲线可以看出在约128 min时钢柱已经停止膨胀并出现压缩趋势,表明试件已经开始出现局部或整体屈曲,试件开始进入破坏阶段,根据相关试验经验试件将较快达到耐火极限;试验结束后,可观察到钢柱局部已经发生轻微屈曲;综合判断,该试件基本接近失效状态。3）两个试件的温度曲线在100 ℃左右均持续了一定时间形成曲线平台,这主要是由于防火保护材料中的水分蒸发带走热量,延缓了温度的升高;4）试件B防火保护层板材的完整性相对较好,但是由于轻钢龙骨受热变形导致拼缝出现了较大的开裂,使钢结构的升温更高,因此采用轻钢龙骨进行固定的防火保护方式应选用稳定性较好的轻钢龙骨并安装牢固。5）试验得出装配式钢结构试验试件在三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm的保护下,连接节点的耐火极限不低于3.00 h;在双层12 mm厚纤维增强型硅酸板和60 mm厚岩棉的保护下,连接节点的耐火极限不低于2.00 h。     

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...     

钢结构防火涂料各组分对耐火性能的影响

为了研究钢结构防火涂料中各组分对耐火性能的影响,通过SPSS软件对溶剂型膨胀性钢结构防火涂料的各个组分设计了正交试验,并通过模拟大板燃烧对不同配比防火涂料的耐火极限进行了试验.试验结果表明,膨胀炭层的致密性和耐烧蚀性对耐火性能影响更为重要.分析得出影响该体系防火涂料耐火性能的各组分顺序为:钛白粉>聚磷酸铵>季戊四醇>三...     

海南洋浦大桥桥面吊机设计技术研究

针对海南洋浦大桥（跨海湾特大桥,主跨460m）中跨440m工字钢结合梁施工的难点,自行设计贝雷梁桥面吊机,实现对工宇钢结合梁整体吊装以及桥面板的吊装,既能缩短工期,也能减少施工成本,并对施工安全更有保障,对以后大跨度斜拉桥的节段施工具有非常重要的指导意义。     

基于整体的大空间钢结构性能化防火设计方法研究

大尺度空间钢结构建筑的飞速发展为结构抗火设计带来了新的挑战。在分析现有规范和性能化结构抗火设计不足的基础上,基于性能化设计的思想,综合多学科知识和研究成果,采用火灾模拟计算和结构分析耦合集成的技术方法,建立基于整体的大空间钢结构性能化抗火设计方法,给出具体流程,最后通过工程实例说明该方法的实际应用。研究表明,对于大空间结构而言,传统抗火分析方法与真实火灾下的结构特性存在较大的差异,且火灾温度场的非均匀性对结构体系的抗火性能有着重要的影响。本课题的研究在理论分析的基础上为大型钢结构建筑性能化结构抗火设计和分析提出了系统化技术流程,可为我国大空间结构的抗火设计提供有益参考,具有广阔应用前景。     

钢桥面铺装挖补式修补材料性能研究

针对四种不同钢桥面修补用混合料,选择与之相匹配的四种防水粘结层材料组成修补材料体系,对修补材料的粘结强度、剪切强度、低温抗裂性及抗渗水性进行室内模拟试验,结果表明:环氧树脂混凝土与CRM结合料组合结构25℃时的粘结强度、剪切强度均最高;浇筑式沥青混凝土与溶剂型粘结剂组合结构50℃时的粘结强度最高,低温抗裂性能和抗渗水性均较好。     

高温火直接作用下钢梁抗火性能试验研究

为研究高温火直接作用下钢梁的抗火性能,对其进行了高温火直接作用试验;同时,以受热时间作为变化参数,对比分析了高温火直接作用和按ISO 834标准升温过程钢梁的轴力、跨中挠度及耐火时间。结果表明：高温火直接作用与按ISO 834标准升温下,钢梁破坏端面的微观组织及升温过程的受力和变形存在明显差异;无论有无防火涂层的保护,当温度800℃时,高温火直接作用下钢梁的最大轴力比按ISO 834标准升温的增大76.9%以上;同时,防火涂层厚度对钢梁的耐火时间也有影响,无防火涂层时,钢梁的耐火时间小于20min;有防火涂层保护时,随防火涂层厚度增厚,两种高温作用下,钢梁的耐火时间相近,但防火涂层厚度不足15mm时,耐火时间相差20%以上;当防火涂层厚度为15mm时,在温度约800℃高温火直接作用下,其耐火时间为26min。     

消防执法改革新形势下执法工作研究

笔者从分析当前消防执法工作存在的问题入手,结合新形势、新要求,针对《关于深化消防执法改革的意见》提出的规范消防执法活动、加强消防执法力量建设、严肃消防执法责任追究等改革任务,积极探索消防执法改革措施,如规范执法行为、严格执法程序、拓展执法力量、加强执法监督、提升执法能力等,取得了初步成效,提高了消防执法规范化水平,增强了消防执法效能。     

新能源汽车换电站消防安全技术探讨

新能源汽车换电站产业迅速发展,建设和使用过程中的消防安全至关重要,在储能技术和材料不断发展和突破的同时,有效的防火、灭火技术措施并没有同步跟进。本文针对新能源汽车换电站建设现状、事故特点和火灾风险进行分析,基于现有消防技术标准,提出了换电站设置的防火技术和管理措施,基于对六碳全氟酮气液双相态锂离子电池灭火剂和专用灭火系统的有效性实验和论证,提出了换电站的灭火技术措施,为新能源汽车换电站消防安全建设和管理提供了理论依据。     

双钢管混凝土复合柱的耐火性能及参数影响分析

双钢管混凝土复合柱在普通钢管混凝土柱基础上设置了内部钢管,由于内管受到外层混凝土的高温保护,因此其耐火性能得到改善。文章通过精细化数值模拟方法对此类双钢管混凝土复合柱的耐火性能开展研究,全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,并且对比分析了在相同的含钢率条件下不同截面组合型式（内圆外圆、内方外圆和内圆外方）双钢管混凝土短柱的耐火极限。结果表明：在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径,都有利于耐火极限的提高;在保持整体含钢率不变的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;另外,双钢管混凝土复合柱的耐火性能比普通钢管混凝土柱有较大提高。