泸定水电站厂房钢管混凝土排架柱结构受火性能研究

针对泸定水电站厂房新型钢管混凝土组合结构的特点,建立了其整体三维有限元分析模型,研究钢管混凝土排架柱在遭遇火灾作用过程中温度场及应力场变化规律,并对其刚度和强度进行了分析。研究方法和研究成果可为设计提供参考。

室内火灾作用下正交胶合木结构受火性能研究

为了研究室内自然火灾作用下可燃的正交胶合木(cross laminated timber, CLT)对CLT房间火灾荷载的贡献和不同层板组成的CLT对火灾的动态影响,开展4次内表面受火面积不同、板材层板组成不同的CLT房间自然火灾试验,直接受火CLT面积占CLT房间内表面积百分比分别为0%、19.8%、36.4%和87.6%;并以双区域模型为基础,建立考虑炭化层脱落的CLT结构室内自然火灾温度场计算模型,对CLT房间火灾试验进行模拟,分析双区域模型应用于CLT结构自然火灾时的有效性及局限性。试验结果表明:CLT受火面积对室内自然火灾发展过程及热量释放影响显著,随着CLT受火面积的增大燃烧速率显著提高,火灾的热释放速率增大;炭化层是否脱落对火灾发展过程影响显著,炭化层脱落时间及区域存在随机性;CLT单层层板厚度越薄,炭化层越早发生脱落;考虑CLT燃烧及炭化层脱落的双区域模型可一定程度上准确模拟CLT房间自然火灾室内空气温度,但是火灾降温阶段双区域模型预测的温度始终低于试验温度。

基于子结构模型的约束PEC柱抗火性能

利用有限元软件ABAQUS建立了包含部分梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性。对轴力作用下子结构在火灾下的受力性能进行了参数分析,分析了轴力比、轴向约束刚度、约束梁跨度、柱长度以及材料强度对子结构轴向位移和轴力的影响规律。结果表明:随着轴力比的增加,柱轴向变形峰值和轴力变化系数峰值减小;随着轴向约束的增加,柱轴力变化系数峰值增大,轴向位移峰值减小,高温压缩阶段的轴向位移趋于平缓;随着柱长度的增加,轴向位移峰值和轴力变化系数峰值略有增加;约束梁跨度、型钢屈服强度和混凝土抗压强度对柱轴向位移和轴力变化系数影响很小。

火灾荷载比对约束PEC柱(绕弱轴)抗火性能影响研究

应用有限元软件ABAQUS建立了包含部分楼板、梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性。采用上述子结构模型分析了火灾荷载比对约束PEC轴压柱和偏压柱的受力性能及耐火极限的影响规律。结果表明:随着火灾荷载比的增大,约束PEC轴压柱和偏压柱的轴向变形峰值和轴力系数峰值均减小。在相同的火灾荷载比下,约束PEC偏压柱的轴力变化系数峰值比轴压柱大,并且受火灾荷载比的影响也大;约束PEC偏压柱的轴向位移峰值比轴压柱大,但受火灾荷载比的影响却比轴压柱小。火灾荷载比是影响约束PEC柱耐火极限的重要参数,约束PEC偏压柱的耐火极限相对于轴压柱有所提高,受火灾荷载比的影响比轴压柱略大。

GFRP复合材料-泡桐木夹芯楼面板抗火性能试验

为了研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)泡桐木夹芯构件在受火时以及受火后的力学性能,对4个夹芯构件进行试验,其中1个构件用于静力试验,其余3个构件进行受火荷载耦合试验以及过火后的力学性能试验。对构件在受火时的温度分布、强度以及刚度的变化进行记录以及分析。试验结果表明:由于腹板的加入,构件在静力下的性能有着明显提高,极限抗弯强度为491.9 kN;构件在受火时树脂分解、水分蒸发、木材炭化,强度以及刚度出现大幅下降;构件温度分布出现了三段式分布,即加速升温、恒温以及线性升温3个阶段,构件在整个试验过程中背火面处的温度一直处于安全范围;在受火后的性能上,所有构件均出现了力学性能大幅下滑现象,其中极限强度下降最高约86%;腹板厚度增加对构件的过火性能有所提高,厚度的增加对构件的过火性能影响有着较大的影响。

某钢管混凝土柱结构受火仿真研究

为复核某水电站主厂房新型钢-混凝土组合结构受火性能,通过ADINA仿真分析软件计算对该结构进行了分析研究,结果以实际指标表明随温度升高逐渐恶化,结构承载力逐渐下降,此研究为耐火设计提供了依据。

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁受火试验研究

对5个冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁试件进行在ISO-834标准火灾下的受火试验。试验中考虑了荷载水平、防火涂层厚度和槽钢截面高度等参数的影响。试验结果表明:荷载水平、防火涂层厚度和槽钢截面高度是影响组合梁抗火性能的主要因素,其他因素影响很小;在ISO-834标准火灾下,以跨中挠度δ=l/25作为组合梁达到耐火极限的判别标准是合适的;填充混凝土可有效提高组合梁的整体刚度和延性,使其在高温下直至破坏仍可保持完整性,没有出现高温局部屈曲现象;在槽钢上直接涂刷防火涂层不能保证其与槽钢表面的紧密结合,需要改进组合梁的防火涂层施工工艺;试验结果验证了有限元分析结果的正确性。

隔震橡胶支座防火保护试验研究

隔震橡胶支座的耐火性能通常较差,威胁着隔震结构(特别是层间隔震结构)的火灾安全。在ISO 834标准升温条件下,通过2个采用厚型防火涂料的隔震橡胶支座的明火试验,对比分析了隔震橡胶支座在火灾前、后的力学性能。利用ANSYS软件,分析了试验支座的内部温度场,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:对于采用厚度50mm的防火涂料和相应构造措施进行保护处理的隔震橡胶支座,在持续3h的明火试验后,无铅芯橡胶支座和铅芯橡胶支座的表观特征均无明显变化,各项力学性能指标与受火前相比变化幅度均小于8%,水平极限变形能力满足现行规范要求;验证了隔震橡胶支座防火保护措施的有效性。