国产低Mo耐火钢高大空间建筑雨棚结构抗火设计

火灾是钢结构安全的主要威胁之一,传统钢结构的主要防火措施为涂抹防火涂料、浇筑混凝土形成组合结构或设置防火板,其中又以防火涂料应用最为广泛。然而,室外涂抹防火涂料耐久性差,存在坠落伤人隐患。且对于防火要求较高的钢结构需厚涂防火涂料,这尤其会影响地标性建筑的建筑效果。近年来,耐火钢作为一种新型的防火保护措施逐渐兴起,其能够有效避免上述防火措施的缺点,但由于大量添加合金元素Mo导致其成本往往较高。南钢集团研发的新型低Mo耐火钢在保证优异抗火性能的同时减少了Mo元素的添加量,从而减小了综合制造成本而受到广泛关注。基于构件承载力法,依托于某具有高大空间的钢结构大雨棚,对南钢新型低Mo耐火钢在抗火设计中的应用可行性进行了研究。作为某市新建地标性建筑,设计要求大雨棚屋面梁应满足3 h耐火极限。首先探索了高温下该国产耐火钢的材性折减规律,通过与现行规范理论计算结果对比,发现该国产耐火钢满足通用耐火钢的材性折减要求且可根据规范相应公式准确预测不同温度下的材性折减。随后基于结构抗火设计原则共确定了11个火灾场景,分别分布于雨棚边跨及中跨。以上火灾场景被认为已覆盖该大雨棚实际使用状态下可能发生的所有火灾。进一步根据相关规范,分析了各火灾场景下大雨棚的升温规律。分析表明,按照设计要求经3 h升温后,边跨火灾场景下最高空气温度接近750℃,最高构件温度接近730℃;中跨火灾场景下最高空气温度接近600℃,最高构件温度接近570℃,均远低于ISO 834标准火灾升温。高大空间建筑火灾下升温低的特点表明高大空间建筑可作为未来耐火钢应用的主要场景。最终,分别采用Q355普通结构钢与Q345FR国产耐火钢对各火灾工况下各构件进行承载力和稳定性验算。结果表明,若仅采用Q355普通结构钢,高温下钢梁GL3、GL3a及GL4无法满足承载力要求;而若采用Q345FR耐火钢,屋顶钢构件的强度和整体稳定性均能满足要求。

减缩剂在修补砂浆中的研究与应用

针对修补砂浆易开裂的问题,考察并比较了六种市售国外减缩剂对修补砂浆性能的施工性能、力学性能和减缩性能的影响。结果表明六种减缩剂均能够大幅度减小修补砂浆的自由干燥收缩值,减缩剂对修补砂浆的施工性能,力学性能均有十分显著的影响,添加1%DSR-460时,综合性能为最优。

集束PBO纤维增强UHPC性能的研究

钢纤维和PVA纤维是UHPC常用的增强纤维。但是,钢纤维易腐蚀,且容易扎伤人。PVA纤维力学强度不高,限制了其应用。采用集束PBO纤维增强UHPC,考察其流动度、力学强度和收缩性能,并与钢纤维-UHPC、PVA纤维-UHPC进行比较。结果显示集束PBO纤维增强UHPC的综合性能优于PVA纤维增强UHPC,且掺量为2%(体积百分比)时,集束PBO纤维增强UHPC的抗弯性能和收缩性能与钢纤维增强UHPC相当,抗压强度则低20%。