组合结构耐火性能研究的部分新进展

组合结构的耐火性能和抗火设计原理研究是工程界所关注的热点问题。该文简要介绍了国内外研究者们在组合板、组合梁、组合柱等结构构件以及结构节点、框架和结构体系耐火性能方面取得的部分研究结果,归纳了组合结构在火灾下(后)的工作机理和抗火设计方法及耐火性能研究方面的部分新进展。该文最后对组合结构抗火研究领域需进一步开展的工作进行了探讨和展望。

地聚物的耐高温性能研究进展

地聚物是一种使用工业固废作为原料的新型绿色环保建筑材料。固废中含有的铝硅酸盐玻璃体在高碱性条件下经缩聚反应可形成无定型态的硅铝网状类沸石立体结构,从而使地聚物具有类陶瓷的特性,改善其耐高温性能。近年来,地聚物的耐高温性能成为绿色建材领域研究热点。地聚物混凝土是一种多相复合材料,其原料来源多样且配制过程中需要控制的参数较为复杂,这些因素都导致地聚物混凝土在高温下(后)抗压强度变化的多样性。近年来,研究者们开展了大量试验和理论分析工作,发现影响地聚物混凝土高温下(后)抗压强度的三个主要影响因素是:(1)晶相转变;(2)微观结构变化;(3)地聚物和骨料的位移不相容性。地聚物混凝土在高温下(后)的抗压强度最终取决于三个主要因素中占主导的因素和混凝土延性。本文着重探讨了硅铝原子比、碱溶液类型和骨料对地聚物混凝土高温下(后)抗压强度的影响规律,结合三种影响因素分析了地聚物混凝土的抗压强度劣化机理,同时对地聚物的热工性能和地聚物混凝土结构的耐火性能进行了综述。最后,对地聚物材料耐高温性能的未来研究前景进行了讨论。

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。

方形薄壁钢管混凝土柱的耐火性能研究

为研究薄壁钢管混凝土柱的耐火性能,进行4个方形薄壁钢管混凝土柱在标准升温曲线下的耐火试验。试验参数为荷载偏心率、是否设置加劲肋以及是否设置防火保护。基于试验结果,研究方形薄壁钢管混凝土柱在高温下的破坏模态、温度场分布和耐火极限,并将其耐火性能和普通钢管混凝土柱进行比较。试验结果表明,方形薄壁钢管混凝土柱具有较好的耐火性能。

基于桥梁退化模型的加固计算方法研究

为确定桥梁合理的加固方案和取得明显的加固效果 ,加固计算应该遵循一定的方法。该文提出了桥梁加固计算实施应进行的一般步骤 ,分析了计算过程中应注意的问题。

型钢混凝土柱的耐火设计方法

型钢混凝土(SRC)柱已经较多地应用于我国的高层和超高层建筑中,但我国防火规范尚未有SRC柱的耐火设计规定。在分析SRC柱在火灾下的温度场分布和耐火性能的基础上,给出了SRC柱的耐火极限表,并建议了相关防火保护措施,可为相关规范的修订提供参考。

火灾中结构构件超温报警装置研究

为实现发生火灾建筑物内的结构构件达到失效温度时的超温报警,通过试验和有限元分析的方法,基于固态金属高温熔化的特性,研发了结构构件的超温预警装置以及耐高温保护方法。研究结果表明:研发的超温报警装置可以实现结构构件达到失效温度时的超温报警;采用防火板和气凝胶毡相结合的隔热保护方法可以实现超温报警装置的耐高温保护。

神经网络在结构损伤检测中的应用

对传统损伤检测方法的不足进行了分析,简要介绍了神经网络的基本原理及特点,并以实例说明了应用神经网络进行损伤检测的大致步骤,证明了该技术的可行性。

火灾后椭圆钢管混凝土界面黏结性能研究

近年来,椭圆钢管混凝土结构日益受到建筑师与结构工程人员的青睐,与传统的圆形和方形钢管混凝土柱相比,椭圆钢管混凝土柱具有流线型外观和较高的抗扭刚度,在高层和大跨等建筑结构中具有较广泛的应用前景。研究者已对圆形和方形钢管混凝土的火灾后界面黏结性能展开试验与理论研究,但尚缺少对椭圆钢管混凝土火灾后界面黏结性能的相关研究。文章采用弹簧单元模拟钢管-混凝土界面的滑移,建立可分析椭圆钢管混凝土火灾后界面性能的有限元模型,并与具有相同界面接触面积的圆形和方形钢管混凝土进行比较,深入分析椭圆、圆形和方形钢管混凝土的温度分布、火灾后界面黏结应力-滑移关系和火灾后黏结强度。最后,在建立的有限元模型基础上,对影响椭圆钢管混凝土火灾后黏结强度的重要参数进行分析,研究参数包括:目标温度(20℃、600℃和800℃)、恒高温时间(30min、90min、120min和180min)、混凝土强度(30MPa、40MPa、50MPa和60MPa)、截面周长(388mm、484mm、630mm和727mm)和纵横比(1.25、1.50、2.00和2.25),研究发现:混凝土强度和截面周长对椭圆钢管混凝土的火灾后界面黏结强度影响明显,而其他参数影响相对较小。

钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架耐火性能研究

为明确钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架的耐火性能,采用有限元方法分析了ISO 834标准升温曲线火灾作用下,圆形钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架的温度场和耐火极限。研究结果表明:提出的简化的HB螺栓模型可以有效地对圆形钢管混凝土-组合梁框架的耐火性能进行分析。钢管混凝土柱横截面混凝土的网格划分方法对于钢管混凝土柱-组合梁框架的耐火极限影响较小。当节点连接可靠时,钢管混凝土柱-组合梁框架达到耐火极限时的破坏模式主要有柱破坏模式和组合梁破坏模式。

方钢管混凝土柱-钢梁框架耐火性能分析

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978(同ISO-834)加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在试验结果基础上采用有限元方法分析了方钢管混凝土柱构件与方钢管混凝土框架柱的耐火极限差异。研究结果表明:与方钢管混凝土框架柱的其他区域相比,方钢管混凝土框架柱节点区的温度相对较低;根据本文建议的框架结构判定准则,当单向螺栓节点连接可靠,随着作用在柱和梁上荷载水平的变化,柱破坏模式和梁破坏模式是方钢管混凝土柱-钢梁框架的主要破坏模式;当框架梁上不施加荷载,只对框架柱起到约束作用,其他条件相同时,方钢管混凝土框架柱的耐火极限大于两端铰接柱构件的耐火极限,但小于一端固接一端铰接支撑柱构件的耐火极限。

钢-混凝土组合结构抗火设计原理研究

该文论述了作者近年来在钢-混凝土组合结构抗火设计原理方面进行的研究工作,具体包括:1)钢管混凝土(CFST)和型钢混凝土(SRC)构件、组合节点和组合框架结构的耐火性能;2)经历常温加载、升温、降温阶段持荷和火灾后加载这一连续过程作用的组合结构构件、CFST柱-钢梁节点和SRC柱-SRC梁节点的力学性能。作者建立了力和火灾共同作用下组合构件、节点和框架结构的数值分析模型,并通过试验对数值模型进行了验证,在此基础上深入研究了力和火灾共同作用下组合结构的工作机理、抗火设计原理和方法。该文简要论述已取得的研究成果。

钢管混凝土柱-RC梁平面框架耐火性能分析

建立了外荷载和升、降温火灾共同作用下钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架结构的有限元分析模型,用已有试验数据对模型进行了验证。在有限元模型基础上,对钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架在ISO-834标准升、降温火灾下的力学性能进行了分析,研究了梁荷载比、柱荷载比和升温时间比等参数的影响规律。分析结果表明该组合框架不仅会在升温过程中破坏,也会在降温过程中破坏。该组合框架是否会在降温段发生破坏,跟梁荷载比、柱荷载比和升温时间比有关。

钢管混凝土叠合柱耐火性能分析

为了了解钢管混凝土叠合柱在火灾升、降温段的力学行为,结合有限元分析平台ABAQUS,建立了外荷载和火灾升、降温共同作用下钢管混凝土叠合柱的有限元计算模型,利用相关试验数据对模型进行了验证。基于有限元模型,对钢管混凝土叠合柱在升、降温火灾和外荷载共同作用下的温度场分布、破坏形态、变形特点和内力分布情况等进行了分析。研究表明,高温下外围混凝土的强度下降,钢管承担大部分荷载,在升、降温火灾下钢管混凝土叠合柱发生了内力重分布。

三肢钢管混凝土格构式柱耐火性能分析

采用有限元法对三肢钢管混凝土格构式柱在ISO834标准升、降温火灾下的耐火性能进行了模拟。分析了该类构件在全过程火灾作用下达到极限状态时的破坏形态、轴向变形-时间关系曲线和各柱肢受力情况,并研究了升温时间比和荷载比对三肢钢管混凝土格构式柱是否在火灾降温阶段达到极限状态的影响规律。分析表明,三肢钢管混凝土格构式柱不仅会在火灾升温阶段达到极限状态,而且在火灾降温阶段也可能达到极限状态,且荷载比相同时升温时间比越大,或升温时间比相同时荷载比越大,柱越有可能在火灾降温阶段达到极限状态,且降温破坏时间越小。

钢管混凝土叠合短柱高温后黏结滑移性能试验研究

为研究钢管混凝土叠合短柱高温后钢管与管外混凝土的黏结滑移性能,基于20根轴压短柱的推出和推回试验,分析了钢管与钢管外混凝土的黏结滑移关系。试验参数包括温度、配箍率、截面形状。分析该类柱高温中的温度场分布,以及高温后荷载-滑移曲线、剩余黏结强度、相对滑移等。研究结果表明:高温后推出试验的荷载-滑移曲线包括上升段、下降段和再上升段,推回试验的荷载-滑移曲线包括上升段和下降段;经历200~400℃高温后,试件黏结强度降幅明显;对于推出试件,经历400℃高温后,圆形和方形截面试件推出试验的黏结强度分别为常温状态下的16%和14%;经历200~500℃高温后,相对滑移值降幅明显;经历500℃高温后,圆形和方形截面试件推出试验对应黏结强度的相对滑移值分别为常温状态下的44%和55%。;经历400℃温度后,黏结强度和对应的相对滑移值均随着配箍率的增大而增大。