消防水带及接口抗拉强度试验研究

通过硅铝合金水带接口(Φ65和Φ80)的硬拉伸试验、水带拉伸滑移试验及两种材质消防水带(聚氨酯和PVC)的拉伸试验,研究水带接口和消防水带的抗拉性能。结果表明,水带接口受拉通常是在扣爪处发生脆性断裂,其中Φ65水带接口平均拉断载荷为13.2kN,Φ80平均拉断载荷为17.6kN;拉伸试验中,水带拉伸滑移载荷跟水带的直径大小无关,两种尺寸的消防水带发生滑移的平均荷载是16.0kN;Φ65消防水带整体拉伸时发生扣爪脆性断裂的可能性高,而Φ80消防水带整体拉伸发生水带滑移的几率更高,与材质无关。

钢结构防火措施的对比研究

介绍钢结构在国内外的工程应用及其面临的防火挑战,在列举种种防火措施的基础上对比分析各种防火措施的优缺点,最终提出性能化防火设计是必然趋势。

结构用钢的高温试验研究

通过对国产某种低合金结构钢(16Mn)的高温试验研究,得到此种结构钢在恒温加载下强度折减系数随着温度的变化规律,以及在恒载加温条件及不同温度下的临界荷载水平,为钢结构建筑耐火设计提供了重要的基础数据。

不同升温速率下钢管柱构件抗火试验

分别进行5个薄壁钢管柱构件在恒载升温条件下和3个构件在轴向位移约束条件下的抗火试验。在恒载升温试验组,升温速率分别设定为4.0、7.0、10.0、14.0、17.5℃/min,达到目标温度300℃后再恒温10min;在轴向位移约束试验组,试验升温速率分别为3.9、6.2、13.0℃/min,温度持续上升无恒温阶段。试验表明,恒载升温过程中,升温速率越大,构件变形随温度增量的变化越小;轴向位移约束试验中,升温速率越大,构件的内力随温度增量变化同样越小。

轴心受压钢管柱恒载升温试验影响因素分析

通过多次轴心受压钢管柱构件在弹性范围内的恒载升温试验,分析4个因素对单个薄壁钢管柱构件在模拟火灾环境下的变形-时间影响规律,包括升温速率、恒温时间、初始荷载水平、目标温度。研究结果表明:火灾环境温度变化快慢、温度延续时间和目标温度对结构构件的影响是显著的,而初始荷载水平影响较小,分析结果对于钢构件的耐火试验方法提供了重要参考。

升温速率对强约束钢管柱温度内力影响的试验研究

对5个国产Q345无缝钢管柱试件进行轴向位移约束的升温试验,预设升温速率分别为13.0,8.7,6.2,4.9,3.9℃/min,研究升温速率对强约束轴心受压钢管柱温度内力的影响规律。试验结果表明:升温速率越大,单位时间温度增量越大,单位时间温度内力越大,温度内力随时间的变化是二次函数。而温度内力虽然随温度增量变化也是二次函数,但是升温速率越大,构件内部单位温度增量引起的温度内力增量反而越小。试验研究可为进一步研究钢结构构件在火灾中的温度内力规律提供新的思路。

国产Q345钢600℃恒载升温试验研究

采用恒载升温试验方法,对国内10个厂家生产的Q345钢试件在600℃下进行40次有效试验,得到每批次试件在不同荷载下变形随时间的变化曲线。把试件的总变形分离为初始荷载变形、膨胀变形以及温度-荷载耦合变形3部分,并将变形曲线分成3个区间,根据变形速率的变化特点,以某一荷载下变形速率加速变大作为试件屈服的临界荷载水平,得到各批次试件在600℃的临界荷载水平为0.30~0.40。并提出保证建筑安全的前提是火灾中温度和荷载的耦合变形不超过安全值。

工字钢短柱高温强度试验研究

通过对工字钢短柱在有轴向约束和无轴向约束两种情况下进行高温强度试验研究 ,结果表明 :温度应力可导致构件屈服破坏 。

锚注支护软岩巷道的实践与理论分析

从现场锚注支护实践出发,说明这种支护方式对于Ⅳ,Ⅴ类围岩的控制是很有效的,最后介绍了围岩松动圈支护理论及软岩巷道锚注支护的机理。

两种不同的恒载升温方式下的钢材破坏机理分析

通过对我国建筑结构用钢在拉伸和压缩两种方式下的恒载升温试验,进行了5次受拉试件和2次受压试件的对比研究,根据试验中材料的各自变形规律,对其破坏机理进行了理论分析;从材料屈服的定义出发,给出了恒载升温拉伸试验中的参数(对应温度下的临界荷载水平),并与恒载升温压缩试验中的参数项进行了对比,指出受压构件和受拉构件的高温屈服强度是不同的,因此在钢结构建筑的耐火设计中应分别取不同的安全系数。

16Mn钢的高温强度试验

通过对国产某厂16Mn钢的高温强度试验,得到其恒载加温条件下不同温度时的临界荷载水平,以及在恒温加载下强度折减系数随温度的变化规律,为我国钢结构建筑耐火设计提供了重要的参考基础数据。

对接焊缝在高温下的强度试验研究

通过对Q345钢材利用对接焊缝连接的试件在不同温度下的拉伸试验,实验温度分别为20、100、200、300、400、500、600、700、800℃共9个水平,以研究对接焊缝的抗拉强度随温度变化规律。研究结果表明:对接焊缝的拉伸过程中都没有明显的屈服现象,随着温度的升高,其抗拉强度整体上是逐渐减小,在温度为300℃左右的时候,出现明显的蓝脆现象,强度略有增强,当温度达到600℃时,其强度减弱到常温下的三分之一,温度达到800℃时,其强度减为常温下的五分之一,基本上认为完全丧失承载力。研究结果为钢结构建筑的耐火设计提供了重要参考依据。

碎裂岩体加固的正交有限元分析

利用ANSYS建立碎裂岩体加固的数值计算模型,对影响巷道围岩位移的诸多因素进行正交分析,分别得到各单个影响因素对巷道围岩位移量的影响规律,以及各因素的多元线性回归方程,并且对诸个因素的影响程度进行了排序。

不同升温路径下钢管柱恒载升温试验

对多个空心钢管柱构件进行不同升温路径下的恒载升温,包括分别以4、7、10、14、17.5℃/min的恒定速率升温到目标温度并恒温30 min的对比试验,以及目标温度相同且受火总时间相同但曲线升温路径不同的对比试验。研究结果表明:由于受热升温过程是瞬态导热,不同升温路径下构件的变形在截面温度达到恒定前差异性明显;恒温足够长时间后,构件的变形仅与目标温度有关,与升温路径无关。在钢(组合)构件的抗火试验研究中,应保证构件截面温度的稳定性,才能确保结果可靠。

国产钢结构用Q345(16Mn)钢高温力学性能的恒温加载试验研究

为了对我国钢结构耐火设计提供基础数据,利用微机控制电液伺服试验机及加温装置和特别设计的变形测量装置,采用恒温加载试验方法,对国产10个钢厂生产的钢结构用Q345(16Mn)钢进行了152次试验研究,揭示了钢材在600℃范围内的力学性能变化规律和离散性,采用割交点法定义钢材的屈服强度,建立了钢材在恒温加载路径下的初始弹性模量、屈服强度和线膨胀系数计算模型。结果表明,钢材的初始高温弹性模量和有效屈服强度随温度升高而逐渐降低,温度越高降低幅度越大。初始高温弹性模量最大相对离散度为7.7%,平均为3.8%。钢材的有效屈服强度最大相对离散度为9.4%,平均为6.03%,离散度的1/3来自厂内,2/3来自厂间。钢材线膨胀系数随温度升高而逐渐增大;最大相对离散度为7.4%,平均为3.7%。建议在计算稳定性时初始高温弹性模量按均值减2倍均方差取值,计算变形或温度应力时按均值取值;对轴心受力构件屈服强度按均值减2倍均方差取值,其余构件按均值取值;线膨胀系数按其均值加2倍均方差取值。

轴心受压约束钢管柱温度应力试验研究

为揭示轴心受压钢构件温度应力的变化规律,利用自行研制的专用设备,采用恒载连续升温试验方法,设13级约束刚度,3级初应力,6种长细比,对215根Q345钢管柱进行试验研究。结果表明:①温度应力是最重要的作用效应,在钢结构耐火设计与评估中必须考虑。升温后期温度应力虽下降,但此前试件已经失效。②约束刚度和长细比越大,温度应力越大,试件的破坏温度越低,反之相反;约束刚度越大,长细比越小时,温度应力-温升曲线塑性平台越长。③长细比影响试件的破坏特征:长细比较大时,破坏后侧向残余变形较大,轴向变形较小,为失稳破坏;反之相反,为强度破坏。④不同的初应力下在温升初期曲线基本重合,斜率相同;初应力越低,温度应力越大,曲线从初始重合曲线上分离越晚,反之相反。⑤随温升增大,曲线呈现4个阶段:温升较小时,温度应力与温升呈线性关系;随后应力增长变缓,呈非线性关系;温升继续增大,温度应力保持不变,试件进入塑性阶段;最后随温升增大而温度应力变小,试件失效破坏。

国产钢结构用Q345(16Mn)钢在恒载升温条件下的应变-温度-应力材料模型

为了对我国钢结构耐火设计与评估提供基础数据,利用微机控制电液伺服试验机及加温装置和特别设计的变形测量装置,采用恒载升温试验方法,对国产10个钢厂生产的钢结构用Q345(16Mn)钢进行424次试验研究。把钢材总应变分离成初始应变、自由膨胀应变和耦合应变,构造出钢材的应变-温度-应力材料模型。当结构的应力水平确定后,应变-温度-应力模型给出材料应变随温度上升的变化规律,为钢结构的高温变形计算提供支持;如果规定了结构的破坏应变,则可确定结构在给定应力水平下的临界温度用以钢结构保护层厚度计算;如果已确定结构的最高温度和破坏应变,可用该模型计算钢材的设计强度进行钢结构高温承载力复核。所建立的ε-T-k模型可直接应用于任何静定钢构件,也可近似直接应用于约束作用较小或初应力较大的超静定钢构件;当与恒温加载模型联合使用,可应用于火灾中任意力-热途径作用下钢结构的全时程分析。

循环荷载作用下层状节理岩体锚固效果的物理模拟研究

运用物理模拟方法,研究了在循环荷载作用下层状节理岩体非锚固与锚固模型的弹性模量E随岩体分层厚度h和块度a(岩块体积的立方根)的变化规律。试验的16个模型是层状和层状节理岩体非锚固与锚固模型各4个。得出的结论是:层状与层状节理岩体非锚固模型的E随h或 a 呈指数规律变化。层状与层状节理岩体,在第1加载循环时E随h或a呈对数规律变化;在循环加载时E随h或 a 呈线性规律变化。在非锚固条件下,岩体发生由表及里的层裂破坏,而锚固使层裂破坏得到了有效控制,模型破裂后仍具有良好的整体承载性能。岩体的h和a越小,锚固效果越好。高应力条件下对层状与层状节理岩体的锚固必须强调各锚固件的强度和锚杆的预紧力。

不同输送介质对水带阻抗系数的影响

选用流量变送器、差压变送器及数据采集仪等测量仪表,使用水罐消防车及泡沫罐消防车作为供水装备,针对水、海水及6%水成膜泡沫灭火剂等3种输送介质,分别对水平铺设的80、65mm口径聚氨酯衬里及PVC衬里消防水带的阻抗系数进行了测定和分析。结果表明:在输送水时,无论是聚氨酯衬里还是PVC衬里消防水带,其阻抗系数均大于火场供水理论中给出的同一口径胶里水带的阻抗系数值,且同一口径PVC衬里消防水带的阻抗系数值大于聚氨酯衬里消防水带的阻抗系数值;同一口径和材质的消防水带,输送海水与水相比,其阻抗系数相差不大。输送6%水成膜泡沫灭火剂时,阻抗系数远远小于水,且聚氨酯衬里和PVC衬里消防水带的阻抗系数值差别不大。

钢筋混凝土底框架结构框架中柱耐火性能试验研究

底框架结构因其自身特点耐火性较差,可能在火灾中发生倒塌。为正确评估该类结构的耐火性能,以木方为燃料进行6栋建筑火灾试验。结果表明:①与钢筋混凝土全框架相比,底框架结构耐火性差,当下部商业用房存在较多可燃物,人为干预火灾失效时倒塌可能性较大。②钢筋混凝土构件在火灾中的热膨胀变形较大,混凝土的后期强度对耐火性能影响也很大,评估或预测该类结构的耐火性能时必须考虑温度内力和混凝土的后期强度。③混凝土龄期在1年半以上,立方体强度不超过50MPa时,火灾中一般不会发生爆裂。④建筑物竖向变形和中柱裂缝可作为中柱失效的预兆:在火灾轰燃后60m in以上,当建筑物竖向变形在10m in内压缩均值达到2mm;当四面受火柱的混凝土本体在其截面宽度(或高度)中间部位发生竖向裂缝,尤其是形成较长或较宽裂缝,或某处出现较密集裂缝时。建议:当下部商用房间火灾荷载较大时,采用增大截面尺寸的方式适当降低轴压比。