考虑约束作用的混凝土柱耐火试验加载方式研究

为找到一种在构件耐火试验中能有效考虑整体结构对受火构件约束作用的加载方式,建立了2层2跨的钢筋混凝土框架和受火单柱的有限元模型,对比分析荷载比为0.2、0.4和0.6时,恒载、变位移加载、变力加载和交互加载方式下受火单柱与整体结构的内力、变形和耐火极限的差异。研究结果表明:恒载单柱不能准确反映整体结构受火柱的变形、轴力和耐火极限;变位移加载和变力加载在荷载比为0.2时能较好考虑整体结构中的约束作用,在荷载比为0.4和0.6时误差增大也不能准确反映整体结构的抗火性能;交互加载的相对误差随荷载比增大而增大,且最大误差小于20%。恒载、变位移加载、变力加载和交互加载中,交互加载可以较好考虑整体结构中的约束作用,近似达到整体结构试验的效果。

火灾后波纹钢腹板组合梁力学性能研究

建立了波纹钢腹板组合梁全过程火灾下有限元分析模型,利用持荷情况下,经历火灾升-降温全过程作用后的波纹钢腹板组合梁力学性能试验结果验证了模型的合理性。采用验证后的有限元模型对影响组合梁火灾后力学性能的参数进行了研究,其中包括:升温时间、荷载比、剪跨比及材料强度。分析结果表明:全过程火灾后组合梁有受弯破坏和受剪破坏两种破坏模式,剪跨比为1.5时,组合梁发生受剪破坏;剪跨比为2.5和3.5时组合梁发生受弯破坏;火灾后波纹钢腹板组合梁剩余承载力与剪跨比、混凝土强度及外包钢梁屈服强度成正比,与升温时间、荷载比成反比;升温时间越长,荷载比对组合梁火灾后剩余承载力影响越显著。

震后火作用下钢筋混凝土框架基于火灾荷载密度的易损性分析

针对钢筋混凝土框架的地震易损性分析已经较为成熟,但其震后火次生灾害作用下的易损性分析还尚未深入。采用ABAQUS软件分别建立3层和9层的钢筋混凝土框架有限元模型,选取火灾荷载密度(fire load density,FLD)作为火灾强度指标,对历经地震后损伤的混凝土框架结构进行火灾易损性分析。结果表明:随着地震动强度和火灾荷载密度的增大,钢筋混凝土框架的失效概率呈非线性增长;在相同火灾荷载密度下,历经多遇、设防、罕遇地震损伤后,9层钢筋混凝土框架发生不同程度破坏的超越概率高于3层钢筋混凝土框架;相对于顶层和中层受火,混凝土框架底层受火时发生不同破坏的超越概率相对较大,发生火灾的楼层越高,结构发生不同破坏的超越概率相对越小,可为钢筋混凝土框架的性能化抗火设计与评估提供研究参考。

OBE理念下工科专业课程持续改进机制设计与实践

在阐明课程持续改进与专业持续改进之间关系的基础上,建立了基于产出导向教育(Outcome-based Education,OBE)理念的课程持续改进机制。该机制包含了规定主体框架的课程教学持续改进方法、服务质量管理的课程质量保障体系,以及支持具体操作的课程目标和支撑内涵观测点达成情况评价方法。进而,以土木工程专业毕业设计课程为例,介绍了课程持续改进具体实施过程,开展了课程目标和支撑内涵观测点达成情况分析,采取了优化设计选题、协同设计指导与评价、丰富课程教学资源等持续改进措施,并分析了持续改进效果。

超大型混凝土冷却塔基础隔震与层间隔震性能对比研究

为研究隔震技术对超大型冷却塔抗震性能的影响,以某混凝土冷却塔为研究对象,利用SAP2000分别建立基础隔震与层间隔震的冷却塔有限元模型,开展了结构动力特性分析和非线性时程分析,与非隔震冷却塔相比,对比分析了基础隔震与层间隔震的隔震效果。研究结果表明:基础隔震技术与层间隔震技术均能有效地延长冷却塔结构的自振周期,降低结构地震反应,第一阶自振周期延长至近3倍,整体平动模态提前至前两阶,扭转模态提前至第三阶。对比基底剪力,基础隔震的减震性能略优于层间隔震;对比相对位移,喉部以上,基础隔震与层间隔震的冷却塔减震效果基本相同,喉部以下,层间隔震的减震效果优于基础隔震;对比加速度放大系数,塔筒各位置处基础隔震的减震效果均优于层间隔震,支柱位置处,与非隔震冷却塔相比,基础隔震的加速度略有放大。研究结果可为冷却塔的减隔震分析提供参考。

标准升温下轻钢-混凝土组合梁的抗火性能研究

对标准升温下轻钢混凝土组合梁的抗火性能进行了研究:采用ANSYS软件计算了轻钢混凝土组合梁截面的温度场;采用数值算法计算了轻钢混凝土组合梁的全过程曲线;采用抗力折减系数法分析了轻钢混凝土组合梁的承载力在火灾下的变化情况;同时分析了各参数对温度场分布、全过程曲线及抗力折减系数的影响.结果表明:由于混凝土的吸热作用,钢梁的温度明显低于无混凝土时的裸钢构件;影响全过程曲线和抗力折减系数的主要参数是梁高和钢梁厚度,而其他参数影响较小;抗力折减系数的变化在后期比前期剧烈一些.理论分析结果得到了有关算例的验证.

三面受火型钢混凝土柱耐火极限试验研究

在实际火灾中,结构中的柱子有可能处于三面受火的状态。由于受火边界的差异,其耐火性能与四面受火的情况有所不同。为认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,进行了两根ISO-834标准火灾作用下三面受火(受拉侧不受火)SRC柱在偏心荷载作用下的耐火极限试验,观察了试件的破坏过程,取得了截面温度场分布、变形-时间关系曲线等数据,并分析了有关规律及机理。试验结果表明:达到耐火极限状态时,型钢的温度较低;混凝土爆裂对截面温度场及构件耐火极限均有影响;荷载比和偏心率是影响高温下SRC偏压构件变形特征及耐火极限的重要因素。试验结果可供三面受火SRC柱耐火设计参考。

标准升温条件下PEC柱耐火极限理论分析及简化计算

基于ABAQUS软件建立了标准升温条件下局部填充混凝土(Partially Encaed Concrete,简称PEC)柱抗火性能分析的有限元模型,计算了火灾下PEC柱的变形曲线及耐火极限,计算结果得到了已有试验数据的验证。利用上述模型分析了截面几何参数、材料物理参数、荷载比及偏心率等因素对耐火极限的影响。在参数分析的基础上,建立了标准升温条件下PEC耐火极限简化计算方法。结果表明:无耐火保护PEC柱的耐火极限一般达不到现有抗火标准的要求;荷栽比、长细比和截面周长是影响PEC柱耐火极限的主要因素;该耐火极限简化计算方法可供工程设计参考。

约束PEC柱轴力变化规律及影响因素

为考察火灾下相邻构件约束对PEC柱轴力的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱的数值分析模型,并用试验数据验证该模型。应用模型分析火灾荷载比、轴向/转动约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱轴力变化系数的影响规律。分析表明:约束导致柱轴力出现不同程度的增长;轴向约束刚度比、偏心率越大,轴力变化系数的峰值越大;荷载比越大,轴力变化系数的峰值越小;长细比、转动约束刚度比对轴力变化系数影响较小。

肋筋模板钢-混凝土组合板承载力的试验研究

针对一种新型的组合板———肋筋模板钢 -混凝土组合板 (以下简称肋筋模板组合板 ) ,进行了 39块板的试验研究。分析了这种组合板在施工阶段的承载能力、稳定性及破坏形式 ,以及在使用阶段不考虑底模作用时的荷载 -变形关系、钢材和混凝土的应变和裂缝的发展等。试验结果表明 :肋筋模板组合板在施工阶段具有良好的稳定性 ,在使用阶段具有较高的承载力和良好的延性 ,即肋筋模板组合板具有较好的工作性能。

约束PEC柱(绕强轴)的耐火性能及影响因素分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束部分包裹混凝土(PEC)柱抗火分析有限元模型,应用已有的约束PEC柱抗火试验数据,验证了模型的合理性。应用上述模型,分析了轴向约束刚度比、荷载比、偏心率、截面尺寸等参数以及弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明:约束PEC柱(绕强轴)的轴向变形和轴力变化系数都呈现出先逐渐增大然后逐渐降低,最后以较大速率持续降低的趋势;截面边长和弯矩分布模式对约束PEC柱轴向变形和轴力变化系数的影响不显著;荷载偏心率对柱的轴向变形影响较小;轴向约束刚度比越小或荷载比越小,轴向变形就越大;荷载比越小或约束刚度比及荷载偏心率越大,轴力变化系数峰值就越大;3种弯矩分布模式中,均匀弯矩分布模式最不利,柱的耐火极限时间最短,而三角形弯矩分布模式与异号弯矩分布模式下PEC柱的耐火极限差别不大。

基于位移的方钢管混凝土柱抗震设计方法研究

对基于位移的方钢管混凝土柱抗震设计方法进行了研究:介绍了基于位移抗震设计方法的概念、原理和设计的一般过程;探讨了方钢管混凝土柱的等效刚度、等效阻尼等设计中的关键问题,并确定了参数的具体取值;最后对方钢管混凝土柱进行了具体的基于位移的抗震设计,并研究了主要参数的影响。结果表明:在通常范围内,第二阶段刚度系数对滞回阻尼比影响不大;随着轴压比的增加,钢管壁厚度增加,柱延性系数增加;随着截面尺寸增加,钢管壁厚度减小,屈服弯矩也减小。

一种新型钢-混凝土组合板承载力的试验研究

提出了一种新型的钢 混凝土组合板 ,并对 4 3块不同参数的板件在施工阶段和使用阶段的工作性能进行了试验研究 .分析了试件在两个阶段的荷载 变形关系、截面应变分布及裂缝发展规律等 .试验结果表明 :该组合板在施工阶段的应力和变形较小 ,模板稳定性良好 ,基本处于弹性工作状态 ;在使用阶段其受力性能类似普通的钢筋混凝土受弯构件 ,但却具有更高的承载力和延性 .应用数值方法计算了这种组合板的荷载 变形关系全过程曲线 ,理论计算结果与试验结果均吻合良好 .

压型钢板钢-混凝土组合板抗火研究的现状和特点

对压型钢板钢－混凝土组合板这种新型结构， 由于国内还没制定其防火和耐火的规定， 不但制约了该结构的推广， 而且对已建成结构的耐火度缺乏必要的科学依据。在火灾的作用下， 结构的内力、变形和承载力均与常温有不同的特点。因此有必要对其耐火性能进行研究。

钢-混凝土组合梁非线性分析概述

对钢-混凝土组合梁非线性分析过程中的关键问题进行了分析,这些问题主要包括:混凝土本构关系模型的选用;混凝土的开裂模式及开裂后性能;钢和混凝土之间连接滑移的处理方法等。阐述了分段杆单元法、分层法、平面应力法等常用分析模型及其优缺点。最后,给出了组合梁非线性分析数值实现方法的几点建议。

基于位移的圆钢管混凝土柱抗震设计方法研究

对基于位移的圆钢管混凝土柱抗震设计方法进行研究:首先对基于性能抗震设计方法的基本概念和原理进行介绍;并给出钢管混凝土柱基于位移抗震设计的一般过程;以解决等效刚度、等效阻尼等设计中的关键问题;最后对圆钢管混凝土柱性能设计进行具体分析,并研究相关参数的影响。结果表明:在通常范围内,第二阶段刚度系数对滞回阻尼的影响不大;随着轴压比的增加,钢管壁厚度增加,柱延性系数增加;随着截面尺寸增加,钢管壁厚度减小,屈服弯矩也减小。

波纹钢腹板组合框架抗火性能研究

为深入认识波纹钢腹板组合框架这种新型装配式结构体系的耐火能力,对其抗火性能进行了有限元模拟和分析。考虑波纹钢腹板界面特征,建立了框架温度场和热力耦合分析模型,并验证了模型的合理性。分析了框架截面温度场分布特征,以及梁火灾荷载比、柱火灾荷载比、线刚度比、配筋率、耐火保护层对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。研究结果表明:在火灾过程中,波纹钢腹板组合柱温度分布呈现梅花状;框架在火灾下的破坏模式主要为柱破坏,框架柱呈现C型弯曲破坏;柱轴压比、梁柱线刚度比、梁荷载比对框架的耐火极限存在不同程度的影响,而配筋率影响很小;工程中常用参数范围无耐火保护情况下,框架耐火极限一般小于60 min。研究结果可供此类结构抗火设计参考。

钢-混凝土组合板耐火性能的研究

应用有限元程序分析了钢 -混凝土组合板的温度场。采用数值算法计算了组合板的耐火极限 ,同时分析了影响组合板耐火极限的参数。结果表明 :由于混凝土的吸热作用 ,组合板的耐火性能要优于钢结构 ;随着板厚的增加 ,混凝土强度的提高 ,板的耐火极限增加 ;随着含钢率的增加耐火极限降低。温度场和耐火极限的计算结果得到了有关试验数据的验证 ,两者吻合较好。最后本文对组合板的防火设计进行了研究 。

方钢管混凝土柱-组合扁梁连接节点力学性能研究

将方钢管混凝土柱与组合扁梁结合,构成一种新型、高效的住宅钢结构体系。在已有节点研究的基础上,结合翼缘非对称式组合扁梁的特殊性,提出了一种新的节点构造形式。建立了节点承载力计算的塑性铰线模型,推导了塑性铰线的承载力,得到了受拉翼缘的极限拉力,并最终确定了节点的承载力计算方法。为验证上述模型的准确性,对节点进行了有限元分析。塑性铰线模型与有限元分析结果吻合良好,设计方法可供工程设计参考。

基于性能的钢管混凝土柱抗震设计方法概述

介绍了基于性能抗震设计方法的基本概念以及基于位移的钢管混凝土柱抗震设计的大致过程,指出了钢管混凝土柱性能设计中有待解决的关键问题。