火灾后正六边形孔蜂窝组合梁受力性能研究

火灾后蜂窝组合梁受力性能研究可为建筑结构受火后的加固修复提供重要依据。文章通过两个火灾后正六边形孔蜂窝组合梁的静力加载试验,分析了不同开孔率的正六边形孔蜂窝组合梁的破坏形态和承载性能。结果表明:火灾后正六边形孔蜂窝组合梁在正弯矩作用下会发生弯曲破坏,临近梁端的第3个孔压缩变形较为严重且两侧钢梁腹板局部屈曲,两加载点之间板顶混凝土破坏严重,钢梁上部板面出现纵向贯通裂缝;开孔率是影响火灾后正六边形孔蜂窝组合梁极限承载力的重要因素,相较于开孔率为70%的蜂窝组合梁,开孔率为60%的蜂窝组合梁的极限承载力和延性分别提高了20%和35%;所提出的正六边形孔蜂窝组合梁受火后剩余承载力计算方法具有较好的精度。

铰接约束下梁端采取加强措施蜂窝组合梁抗火性能数值模拟

为研究铰接约束下蜂窝组合梁的抗火性能,利用ABAQUS对铰接约束蜂窝组合梁进行了数值模拟分析,参照课题组所做梁端约束蜂窝组合梁试验,验证了有限元模型的正确性,分析了位移变化规律以及采取加强措施(关闭梁端孔洞、设置梁端加劲肋、改变梁端开孔率以及改变梁端腹板长度)对蜂窝组合梁抗火性能的影响。模拟结果表明:在受火过程中,为蜂窝组合梁设置加劲肋可以帮助其抵抗挠曲变形;梁端是否开孔是影响蜂窝组合梁挠曲变形的主要因素,梁端不开孔时,蜂窝组合梁可以有效抵抗挠曲变形和扭转屈曲等。

铰接约束圆孔蜂窝组合梁抗火性能试验研究与数值模拟

为研究铰接约束圆孔蜂窝组合梁的抗火性能,对圆孔蜂窝组合梁进行恒载升温试验和数值模拟分析,研究圆孔蜂窝组合梁在火灾全过程的温度分布、位移变化、破坏形态和耐火极限。结果表明:圆孔蜂窝组合梁孔间腹板和孔边腹板的温度变化基本一致;停止升温后,圆孔蜂窝组合梁经历收缩反拱、挠曲回落和变形恢复三个阶段;圆孔蜂窝组合梁板端形成明显的斜裂缝,且板端斜裂缝在升温阶段和降温阶段发展方向相反,板面纵向裂缝在降温阶段进一步形成、延伸和扩展;蜂窝钢梁端部腹板和下翼缘形成明显的局部屈曲,且下翼缘局部屈曲主要位于梁端第一开孔处;铰接约束圆孔蜂窝组合梁耐火极限时间为78min;数值模拟结果和试验结果吻合良好。

考虑次梁约束的工字形边榀主梁扭转分析

工字形钢梁抗扭承载力及抗扭刚度均很弱,而承担扭矩情况较常见,当主梁单侧与次梁铰接连接时,由于连接偏心作用,次梁将对主梁产生偏心扭矩,该扭矩将对主梁产生的较大的扭转变形,剪应力往往会超过抗剪强度。考虑与之连接次梁对其的扭转约束作用,扭矩及扭转变形大大减小,也与实际情况相符。

单跨组合梁火灾变形性能研究

为研究整体结构中组合梁在火灾中的的变形性能,采用试验方法对2个组合梁进行研究,考虑组合梁在整体结构中所处位置的不同2种工况.试验中量测了炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁的竖向变形.结果表明:在火灾试验过程中,组合梁同一截面存在较大的温度梯度,产生温度应力,而相邻构件的约束使得组合梁不能自由变形,以致组合梁的竖向变形在升温阶段就开始恢复,最后产生向上的变形;组合梁在整体结构中所处位置不同,其火灾变形性能也不同.整体结构中裸露的组合梁表现出很好的抗火性能.

受火条件下整体结构中组合梁破坏形态研究

目的研究火灾作用下整体结构中组合梁的抗火性能和破坏形态.方法通过自行设计的火灾试验炉对整体结构中组合梁进行试验研究,试验区分组合梁拼接节点受火和不受火两种工况.测量炉温和组合梁截面沿高度温度场分布;描述了组合梁混凝土板面裂缝出现、开展情况及组合梁的破坏形态.结果火灾条件下整体结构中组合梁能很好地共同工作;火灾过程中组合梁混凝土板温度滞后钢梁温度而受拉产生复杂裂缝,而且组合梁受约束越强,裂缝开展越剧烈.结论组合梁拼接节点焊缝在降温阶段被拉裂,为防止火灾中组合梁混凝土板面产生复杂裂缝,建议混凝土板负弯矩钢筋不应按常温设计全部截断,应有部分钢筋贯通以承受火灾中产生的温度应力.

钢框架厂房火灾后的破坏形态

端部约束不同的构件在火灾中的破坏形态不同,研究整体结构构件在火灾中的破坏形态,可以为钢结构抗火研究与设计提供依据。某钢结构框架厂房发生火灾,大火历时3个多小时,火场最高温度达1000°C以上。火灾后,框架梁均有不同程度的破坏,钢梁端部下翼缘屈曲破坏较普遍;由于钢梁顶没有设置抗剪键,钢梁与顶部的混凝土现浇楼板脱开,火灾后残留有较大的挠屈变形;钢柱在火灾后未有明显的破坏现象,但有侧向变形产生。这些现象与实验室中标准试验的结果不同。

柱端不同约束H型截面钢柱抗火性能研究

为探讨火灾作用下裸露H型截面钢柱的抗火性能和破坏模式,对2根不同柱端约束的H型截面钢柱在相同荷载水平作用下的抗火性能进行试验研究。采用自行研制的柱炉对试件进行模拟火灾试验,试验升温曲线很好地模拟了火灾燃烧特点,试验中测得了钢柱的变形曲线和温度分布。结果表明:在火灾作用下,裸露钢柱在较高温度下具有较好的抗火能力,增强柱端约束可以提高其抗火性能。

分离式叠合板组合梁抗火性能研究与数值分析

为了研究分离式叠合板组合梁的火灾行为,对四块足尺分离式叠合板组合梁进行了均布荷载作用下的火灾试验。考虑了栓钉间距、后浇层厚度、预制板在钢梁上翼缘搭接长度的影响因素,研究了组合梁在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、混凝土板中钢筋温度、沿钢梁高度温度场分布规律、抗弯刚度以及叠合板与钢梁的整体工作性。并利用ABAQUS对叠合板组合梁在热力耦合作用下的温度场和变形行为进行了数值模拟分析。结果表明:升温过程中,后浇层与预制底板结合界面未发生明显破坏,仍能共同承受荷载;但由于结合界面和预制板拼缝的存在,组合梁的整体抗弯刚度明显降低;热力耦合作用下,预制板在钢梁上翼缘搭接长度对组合梁的变形能力影响显著;对比试验研究结果与数值分析结果,二者吻合良好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

受火后叠合板组合梁受力性能试验研究

为研究受火后叠合板组合梁的受力性能,分别对五个火灾后叠合板组合梁和一个常温下叠合板组合梁进行静力加载试验,研究了后浇层厚度、栓钉间距、预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度、预制底板接缝形式、是否受火等因素对叠合板组合梁的破坏形态、承载能力和抗弯刚度的影响。结果表明:火灾后整体式叠合板组合梁的极限承载力较分离式叠合板组合梁提高9%;后浇层厚度和栓钉间距是影响火灾后整体式叠合板组合梁初始抗弯刚度的主要因素;火灾前后整体式叠合板组合梁在荷载作用下均发生受弯破坏,且破坏形态基本相同,但经历火灾高温作用后,整体式叠合板组合梁出现裂缝的时间提前,其抗弯承载力和延性均有不同程度的降低,本次试验中火灾后整体式叠合板组合梁在荷载作用下的抗弯承载力和延性较常温下分别降低23.3%和55.4%;分离式叠合板组合梁中预制底板接缝的存在,破坏了预制底板的连续性,造成试件发生粘结破坏,但在远离接缝处,叠合板的协同工作性能良好;提出火灾后叠合板组合梁剩余承载力和抗弯刚度的计算方法,该方法具有良好的精度。

柱支承现浇混凝土空心楼盖抗火性能试验研究

现浇混凝土空心楼盖具有自重轻、跨度大等优点,已广泛应用于实际工程中,而其抗火性能是影响建筑物抗火能力的一个重要因素。文章通过柱支承足尺现浇混凝土空心楼盖的火灾试验,分析了楼盖的破坏特征、温度场分布及挠曲变形,对楼盖的抗火性能进行研究。结果表明:柱对板角的约束作用导致板的4个角部出现了多条类弧状裂缝,裂缝与相邻两板边近似成45°,同时,梁柱节点区出现了明显的斜裂缝;混凝土的热惰性及空腔的阻热作用使混凝土空心楼盖沿截面高度存在较大的温度梯度,导致了温度应力的出现;试验过程中,混凝土空心楼盖未出现刚度突变的情况,数据采集至20 h时,跨中残余变形为17.7 mm,恢复比例达80.7%,表明空心楼盖受火灾作用后的变形恢复能力较强;相较于四边简支现浇混凝土空心楼盖,由于柱对空心楼盖的约束作用,其破坏特征更趋近于真实结构中的破坏现象,且变形恢复能力更强。

分离式叠合板组合梁受力性能试验与模拟研究

分离式叠合板组合梁受力性能的研究可为新型组合梁的理论分析提供参考依据及借鉴作用。文章通过足尺分离式叠合板组合梁的静力试验,对试验梁的破坏形式、加载点处沿截面高度的纵向应变和跨中截面的挠度变化进行分析,并采用ABAQUS软件模拟分析了分离式叠合板组合梁受力性能的影响因素。结果表明:分离式叠合板组合梁中预制板拼缝的存在,削弱了试件的抗剪承载力,造成试件的剪切破坏,但在远离预制板拼缝处,叠合板的协同工作性能良好;分离式叠合板组合梁的受力性能随后浇层厚度的增加和栓钉间距的减小而提高,施工时的预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度宜为40 mm;模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

钢结构抗火研究概述

最近几十年来，对钢结构抗火设计的研究在国内外得到快速发展，通过对当前火灾研究的成果进行综合评述，探讨了几个需要进一步解决的问题。

压型钢板-混凝土组合楼板火灾行为试验分析

对3块简支组合楼板与4块连续组合楼板进行了恒载升温条件下的火灾试验研究,并对板的变形、破坏机构、内力重分布进行了研究分析。试验结果表明:简支板的耐火性能很差,而连续板由于负弯矩钢筋的显著作用,其耐火性能较好;升、降温阶段连续板均会出现剧烈的内力重分布,不同受火工况对连续板内力重分布的影响非常大;塑性铰的出现时间、位置与次序对连续板的火灾反应有很大影响。最后提出了升温阶段连续板支座反力变化的简化分析方法,其计算结果与试验结果相符合。

轴心受压H型截面钢柱火灾行为的试验研究

本文对4根H型截面钢柱进行了火灾行为的试验研究。全部火灾试验采用自行研制的火灾试验炉,试验结果表明炉子性能稳定,使用方便。试验采用足尺试验形式,柱长3300mm。钢柱轴心受压,其中两个限制轴向变形,另两个不限制轴向变形。柱两端采用单向刀口支座,允许钢柱绕强轴转动。钢柱试验中考虑荷载大小和是否限制轴向变形两个因素。通过试验,得出了钢柱在火灾下的侧向变形和轴向变形随温度变化情况。试验证明:钢柱受火时,轴向变形明显的分为膨胀阶段和压缩阶段。压缩阶段很短,一旦进入压缩阶段,钢柱很快破坏。钢柱受到的外加荷载越大,其极限温度越低。限制轴向变形的钢柱极限温度降低。试验研究为今后钢结构火灾行为研究提供了依据。

H型截面钢柱抗火性能的试验研究

对2根H型截面钢柱进行了火灾行为的试验研究。采用足尺试验形式,柱长3 300mm,钢柱在试验过程中限制轴向变形。通过试验,得出了钢柱在火灾下的侧向变形和轴向约束力情况。试验表明,限制轴向变形对钢柱火灾行为产生明显的影响,二次受火钢柱极限温度明显降低。为今后钢结构火灾行为研究提供依据。

四边简支现浇混凝土空心楼盖火灾试验研究

现浇混凝土空心楼盖适用于大跨度、大空间的建筑物,且承载力大,已在工程中大量推广使用。但是现阶段对于现浇混凝土空心楼盖火灾行为的研究较少,其中对火灾中楼盖的温度场分布和破坏形式的研究显得尤为重要。文章对四边简支足尺现浇混凝土空心楼盖在使用荷载和火灾耦合作用下进行火灾试验,并对试验板的破坏特征形式、温度场分布和平面内外变形进行分析。结果表明:试验板温度场存在较大的温度梯度,肋梁底面混凝土与顶面混凝土最大温差可达550℃,空腔处板底混凝土与板顶混凝土最大温差约为660℃,导致温度应力产生,使板的上部受拉,出现垂直于板边的裂缝;空腔在火灾中能够减少热量传递降低楼板上表面和肋梁侧面温度;试验板跨中最大竖向位移为72.5 mm,平面内最大水平位移为10 mm;在整个试验过程中,试验板未出现被烧穿的现象,同时变形恢复比可达70%,具有很好的抗火性能。

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明:当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。

一端固定一端铰接H形截面钢柱抗火性能试验研究

通过对2根H形截面钢柱进行火灾行为的试验研究,得出了钢柱在火灾下的侧向变形和轴向变形情况,为钢结构火灾行为研究提供依据。

H型截面钢柱抗火试验研究

对3根H型截面钢柱进行了火灾行为的试验研究。采用足尺试验形式,柱长3 300mm,钢柱在试验过程中限制轴向变形。通过试验得出了钢柱在火灾下的侧向变形情况,结果证明限制轴向变形对钢柱火灾行为产生明显的影响。试验结果为今后钢结构火灾行为研究提供了依据。