大跨悬索桥主缆抗火性能及其防护

为了分析主缆的抗火性能并提出适宜的抗火防护方案,基于实际工程,采用油罐车燃烧火灾模型计算方法,分别从油罐车火灾燃烧的形式、火灾发生的位置、火灾燃烧的状态等方面进行对比分析,确定悬索桥最不利火灾场景为无风工况+油罐火灾+顶面和近主缆侧面燃烧+跨中靠近吊索位置.采用Ansys软件分析最不利火灾场景下主缆的温度分布及耐火极限,得到主缆的耐火极限为48 min,最大失效厚度为90 mm.通过对各类防火材料分析和调研,提出高硅氧复合材料防火结构;在高温试验60 min后,试件防火结构内侧温度为484℃,压缩后的防护结构的抗火性能略有提升.基于试验结果并结合数值模拟,得到10 mm厚高硅氧复合防火结构;该结构可以满足在火灾发生后60 min主缆外表面温度不超过300℃的抗火设计目标.

虚拟仿真技术在钢结构抗火实验教学的应用

频发的火灾造成的巨大生命和经济损失提升了人们对建筑抗火性能的要求。但是结构抗火实验具有规模大、成本高、不可触及等特点,因此很难在高校开展相关的结构抗火试验。为了适应土木工程行业发展的需要,培养具有较强创新能力的后备人才,开发了建筑钢结构抗火模拟仿真实验平台,利用计算机技术开展结构抗火仿真实验。教学实践表明,该虚拟仿真实验平台能够摆脱时间和空间的限制,让学生们建立对钢结构建筑在火灾下破坏过程和破坏机理的直观印象,学习抗火实验的步骤、仪器和操作方法等知识,取得了良好的教学效果。

波形钢腹板PC组合简支箱梁抗火性能与设计

为研究波形钢腹板PC组合箱梁抗火性能及抗火设计方法,采用ANSYS软件建立热-力耦合分析模型,分析了受火工况下组合箱梁的挠度、侧向位移、钢束张力以及抗弯承载能力的变化规律,并以组合箱梁的挠度和腹板侧向位移为判定指标,提出了一种关于波形钢腹板组合箱梁的抗火设计方法。结果表明:荷载比是影响组合箱梁挠度发展的关键因素;受火全过程中,钢束张力的变化对组合箱梁挠度、侧向位移以及承载能力的变化影响较大;组合箱梁受火初期挠度增长缓慢,在横隔板处形成塑性铰后,跨中挠度快速增大,然后在加载处形成塑性铰,随即组合箱梁因顶板被压碎而破坏;采用抗力准则判断组合箱梁的耐火极限偏于不安全;通过在组合箱梁的波形钢腹板转角处增设立柱,能够减缓组合箱梁挠度和腹板侧向位移的发展,有效提高该类组合箱梁的抗火性能,当无立柱组合箱梁达到耐火极限时,有立柱组合箱梁跨中挠度为无立柱组合箱梁跨中临界挠度的64.3%。研究成果可为该类型组合箱梁的抗火设计提供参考。

劲柔索张拉穹顶抗火反应非线性有限元分析

劲柔索张拉穹顶结构抗火工程是以结构具有一定的抗火时间为标准 ,通过模拟预测实际火灾特性 ,采用有限元双重非线性方法进行结构的整体和局部抗火反应静力分析 ,求得直到倒塌时的结构抗火全过程响应 ,并确定结构的临界温度状态和整体结构的抗火时间极限 ,从而对其实际抗火能力有一个理性的了解和认识 ,为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据。

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

为拓展混凝土及预应力混凝土结构抗火的研究思路与方法,论述了普通钢筋、预应力筋、混凝土等结构材料的抗火性能,凝炼了混凝土及预应力混凝土结构构件的抗火性能,介绍了火灾后混凝土结构加固修复技术,指出了混凝土及预应力混凝土结构抗火研究中存在的一些问题,展望了其发展趋势.分析表明:混凝土高温爆裂临界温度随强度变化而变化,掺钢纤维或聚丙烯纤维可有效防止混凝土火灾下爆裂;合理考虑名义拉应力和混凝土强度影响的爆裂判别方法,可有效降低火灾下预应力结构混凝土爆裂风险;混凝土及预应力混凝土结构应满足火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的抗火设计目标;火灾下防爆裂混凝土合理纤维掺量、混凝土及预应力结构构件高温爆裂机理及预测模型、活性粉末混凝土(RPC)高温爆裂规律、RPC热-力耦合本构关系及其结构构件抗火性能、温度-荷载路径对结构构件高温性能的影响、高层混凝土结构和地下空间结构抗火性能等方面应予关注.

钢结构抗火设计研究与防护进展

由于钢结构建筑对于火灾异常敏感,故而有必要对钢结构的抗火设计与相关的防火措施进行研究,通过阐述火灾下钢材的力学性能变化、抗火设计理论的发展以及防火措施的研究进展,对当下钢结构建筑的抗火研究进行整理,为后续相关工程和研究提供基础。

钢结构抗火安全研究现状与发展趋势

火灾引起的高温严重降低建筑钢材的强度和刚度,从而造成钢结构损伤、严重破坏甚至倒塌。20世纪90年代人们开始重视钢结构抗火理论研究,2001年美国"9·11"事件引起了世界各国对钢结构抗火问题的高度关注。结构抗火学科经过几十年的发展,已形成系统的抗火理论和设计方法,文章介绍火灾引起钢结构破坏的原因,论述结构抗火设计原则的发展过程,归纳近年来钢结构抗火研究的重大进展,指出钢结构抗火的重要发展趋势,供有关研究者参考。

耐火钢-混凝土组合梁抗火性能试验

进行2个防火涂料厚度不同的耐火钢-混凝土组合梁试件,以及1个同等条件下的普通钢-混凝土组合梁试件作为对照组的抗火试验.测量炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁跨中竖向挠度.试验结果表明:可取跨中挠度达到梁跨的1/30作为简支耐火钢-混凝土组合梁达到耐火极限状态的界限.防火涂料厚度为15mm的耐火钢-混凝土组合梁耐火极限时间为93min,比相同条件下的普通钢-混凝土组合梁耐火极限时间64min提高了45.3%;当防火涂料厚度为25 mm时,耐火钢-混凝土组合梁的耐火极限时间为132 min,超过中国规范(GB50016:2014)中梁一级防火的要求.在一定的火灾和荷载等条件下,采用相同强度等级耐火钢的钢-混凝土组合梁具有更好的抗火性能,可减小建筑物的防火涂层厚度.

不同规范组合梁抗火设计方法的比较和分析

首先介绍了中国规范、欧洲规范和英国规范中的组合梁抗火设计方法,并通过算例对比了根据各国规范预测的临界温度和耐火极限。对比发现:对于常温下按完全剪力连接设计的组合梁,各国规范计算出的临界温度相差不是很大,其中欧洲规范的计算值最高,而英国规范的计算值最低。对于常温下按部分剪力连接设计的组合梁,以中国规范中承载力法得到的临界温度可能不安全,建议增加对高温下剪力连接件抗剪承载力的验算;而以中国规范中临界温度法得到的临界温度过于保守,建议将中国规范中临界温度法推荐的表格适用范围局限于常温下按完全剪力连接设计的组合梁。

高层建筑钢结构的抗火设计方法及防火措施

为响应新时期“绿色建筑”的号召,我国建筑行业不断将绿色环保的建筑材料用于建筑施工当中,使得建筑行业的发展越来越快速,尤其是钢结构的使用,不仅实现了建筑行业的节能环保,而且还增强了建筑物的美观性。但钢结构的耐火性能较差却影响了钢结构的使用。随着世界城市化建设步伐的不断加快,城市本身能够提供可用面积的建筑空间限制也将越来越小,这直接推动了我国城市高层结构和各种超高层建筑技术的日益快速发展。同时,现代钢结构材料也逐渐应用于现代高层建筑系统和现代超高层建筑项目中,它将在建筑工程设计中发挥越来越重要的作用。

预应力混凝土结构抗火研究现状

预应力混凝土结构与传统的钢筋混凝土结构相比,更加高性能、更轻巧、更新颖,因而在工程中得到了得到广泛应用,考虑到火灾下钢绞线的应力松弛、混凝土的爆裂、材料性能劣变(普通钢筋、钢绞线、混凝土)等会影响预应力混凝土结构的承载能力,因此专家和学者聚焦火灾下预应力混凝土结构的承载力影响的研究工作当中。在预应力混凝土结构火灾下承载力影响的整个发展过程中,涉及受火灾高温影响下材料(普通钢筋、钢绞线、混凝土)的力学性能研究等。编者对上述科学性问题进行了系统的报到,同时展望了预应力混凝土结构的未来研究目标及发展方向。

我国混凝土结构抗火设计现状与发展

本文通过对国内外混凝土结构抗火研究成果和设计方法的对比和分析,总结了国内外混凝土结构抗火性能研究的现状,预测了混凝土结构抗火研究的发展趋势,提出了基于计算的混凝土结构抗火设计方法,建议了今后我国混凝土结构抗火设计标准的主要内容。

约束梁柱构件抗火性能研究进展

约束构件抗火性能和抗火设计是近年国内外相关学者关注的热点之一.笔者简要介绍了约束构件(包括约束梁、约束柱)抗火性能所取得的成果,总结了约束构件在火灾下的工作行为、抗火性能研究以及抗火设计方法的进展,指出了约束构件抗火研究目前存在的主要问题,并对下一步工作进行了展望.

预应力混凝土结构抗火性能分析及思考

引言 预应力混凝土结构以其自重轻、省材料、抗裂度好等优点在我国建筑工程中得以广泛应用,尤其在一些大跨度、高耸及重荷载作用的结构中较常见。但由于预应力混凝土结构在火灾下的力学行为表现复杂,预应力混凝土结构的建筑缺乏有效的抗火设计,加之自身材料耐火性能差等因素导致预应力混凝土结构抗火能力较差。

钢筋砼结构抗火参数分析

通过对钢筋砼结构抗火参数的随机性和其敏感性分析,表明了砼保护层厚度是在所给出的参数中对钢筋砼抗火性能最敏感的参数,同时也简单介绍了随机有限元可靠度的分析方法.

火灾下建筑结构抗火性能和人员疏散研究

火灾下建筑结构抗火性能和人员疏散问题是建筑火灾科学的两个重要研究内容,尽管二者最为关注的目标都与时间有关,即结构耐火时间和疏散时间,但实际对这两个问题的研究基本上是独立进行的。首先对结构抗火性能和人员疏散的研究现状和存在的问题进行了梳理总结,从疏散范围和疏散时间两方面讨论了结构抗火性能和人员疏散之间需要满足的关系。基于此,提出了一种适合于性能化结构抗火设计新的极限状态——安全疏散极限状态,将结构抗火性能研究和人员安全疏散结合起来,进而利用时间变量建立极限状态方程,为性能化结构抗火设计提供了一种新的思路。最后,对未来需要解决的若干关键问题进行展望。

科学合理的标准体系保障钢结构抗火安全

钢结构抗火性能差，制定科学、合理的相关标准体系，对确保钢结构抗火安全十分重要。

约束钢梁的抗火试验与验算

介绍了一个受约束钢梁的抗火试验，并将试验结果与利用上海《钢结构防火技术规程》中的有关公式计算结果进行了对比，表明结构中的钢梁受火所产生的温度内力对钢梁的抗火性能有较大影响。

性能化结构抗火设计的若干关键问题

性能化火灾安全设计方法是近年来火灾科学的研究重点。首先介绍了性能化火灾安全设计方法的起源及现状 ,然后讨论了性能化结构抗火设计涉及到的火灾场景模拟、足尺试验研究、大型软件开发等一些迫切需要研究的关键问题 ,最后 。

高强度Q460钢柱抗火性能研究

采用恒温加载方式和振动法分别对Q460钢材高温下的强度和弹性模量进行试验研究,得到了Q460钢材的力学性能随温度的变化曲线。考虑高强钢Q460高温下力学性能和柱的初始缺陷,对常温下计算钢柱极限承载力的三种方法,即临界应力法、逆算单元长度法(ICSL法)和压杆挠曲线法(CDC法)进行延伸并得到Q460轴心受压柱高温下极限承载力。通过算例对三种方法的计算结果进行比较,并采用有限元分析对极限承载力计算结果进行验证。计算不同荷载比下高强度Q460钢柱的临界温度,将高强Q460钢柱与《建筑钢结构防火设计规范》CECS200:2006中给出的普通钢柱的高温极限承载力和临界温度进行对比。研究表明:高强度Q460钢高温下力学性能与普通钢差别较大,强度和弹性模量随温度升高降低较慢;三种方法计算高温下Q460钢柱极限承载力的结果基本一致并与有限元分析结果吻合较好;普通结构钢柱的稳定系数和临界温度与高强度Q460钢柱有较大差别,《建筑钢结构防火设计规范》CECS200:2006中给出的普通结构钢柱抗火设计结果不适用于高强度Q460钢柱。