基于多尺度建模鋼管混凝土組合框架耐火性能數(shù)值模擬

該文建立了受火區(qū)域采用實體單元和殼單元的精細模型、非受火區(qū)域采用梁柱模型的鋼管混凝土柱-鋼梁平面框架耐火性能分析的有限元計算模型,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。利用上述模型對局部火災(zāi)下鋼管混凝土柱-鋼梁平面框架的破壞形態(tài)、破壞機理、變形及內(nèi)力重分布規(guī)律進行了研究。分析表明,火災(zāi)下鋼管混凝土柱-鋼梁平面框架出現(xiàn)了2種典型的破壞形態(tài):第1種為由受火鋼梁整體失穩(wěn)導(dǎo)致的框架局部破壞形態(tài);第2種為由受火鋼管混凝土柱破壞導(dǎo)致的框架整體破壞形態(tài)。

開展了3榀單層雙跨約束鋼筋混凝土框架在iso834標(biāo)準(zhǔn)升溫過程下的明火試驗,考察了框架的高溫反應(yīng)及其破壞形態(tài),分析了約束鋼筋對框架耐火性能的影響。試驗結(jié)果表明:(1)由于框架梁的高跨比較大,框架在荷載和高溫作用下的破壞形態(tài)主要表現(xiàn)為框架梁的剪切破壞,破壞區(qū)基本集中在加載點與柱頂之間的斜向區(qū)域;(2)在框架梁破壞的最后時刻,由于其跨中撓度急速增大,梁內(nèi)縱向鋼筋將以類似懸鏈索的形式發(fā)揮作用;(3)約束鋼筋雖然在升溫中、前期對左、右框架邊柱頂端之間相對距離的增大效應(yīng)具有一定抑制作用,但對框架的耐火極限影響不大。

為研究薄壁鋼管混凝土柱的耐火性能,進行4個方形薄壁鋼管混凝土柱在標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下的耐火試驗。試驗參數(shù)為荷載偏心率、是否設(shè)置加勁肋以及是否設(shè)置防火保護。基于試驗結(jié)果,研究方形薄壁鋼管混凝土柱在高溫下的破壞模態(tài)、溫度場分布和耐火極限,并將其耐火性能和普通鋼管混凝土柱進行比較。試驗結(jié)果表明,方形薄壁鋼管混凝土柱具有較好的耐火性能。

就國內(nèi)外的研究結(jié)果,總結(jié)普通高強混凝土、鋼纖維高強混凝土和聚丙烯高強混凝土高溫后的強度和耐久性、滲透性能惡化的規(guī)律。綜合闡述高強混凝土的耐火性能,并深入探討高強混凝土高溫爆裂機理,影響爆裂的主要因素及防治方法,并對高強混凝土耐火性能的研究方向提出建議。

平面鋼框架結(jié)構(gòu)耐火性能研究——本文建立了局部火災(zāi)下平面鋼框架耐火性能分析的有限元模型，模型得到了實驗結(jié)果的驗證；在此基礎(chǔ)上，研究了火災(zāi)發(fā)生位置、柱保護層厚度等對平面鋼框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的變形規(guī)律、破壞形式、承載機理、耐火極限的影響規(guī)律，并將耐火極...

本文建立了局部火災(zāi)下平面鋼框架耐火性能分析的有限元模型,模型得到了實驗結(jié)果的驗證;在此基礎(chǔ)上,研究了火災(zāi)發(fā)生位置、柱保護層厚度等對平面鋼框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的變形規(guī)律、破壞形式、承載機理、耐火極限的影響規(guī)律,并將耐火極限的計算結(jié)果與規(guī)范進行了對比。

基于相關(guān)文獻的分析研究,本文就建筑火災(zāi)對混凝土內(nèi)部化學(xué)、構(gòu)造、力學(xué)性能的影響以及如何提高混凝土的耐爆性能和耐火性能等研究情況作一淺述,并從城市安全運行角度直言混凝土耐爆、耐火性能研究的必要性。

通過對普通混凝土耐火性能試驗的初步探討,表明普通混凝土具有一定的耐火能力,耐火性能受強度等級和試件尺寸等因素的影響,質(zhì)量損失和強度損失隨溫度升高和時間延長呈現(xiàn)規(guī)律性變化。

防火玻璃窗耐火性能數(shù)值模擬

鋼管混凝土框架模型模態(tài)試驗及數(shù)值模擬——目的了解鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)動力特性，為此類結(jié)構(gòu)的抗震研究奠定基礎(chǔ)．方法利用單輸入單輸出(siso)模態(tài)試驗方法和數(shù)值模擬方法，對一榀鋼管混凝土柱一h鋼梁框架結(jié)構(gòu)模型的動力特性進行測試分析．結(jié)果模態(tài)試驗方法得到...

目的了解鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)動力特性,為此類結(jié)構(gòu)的抗震研究奠定基礎(chǔ).方法利用單輸入單輸出(siso)模態(tài)試驗方法和數(shù)值模擬方法,對一榀鋼管混凝土柱-h鋼梁框架結(jié)構(gòu)模型的動力特性進行測試分析.結(jié)果模態(tài)試驗方法得到結(jié)構(gòu)頻率、振型和阻尼比參數(shù),數(shù)值模擬方法得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型參數(shù),兩種方法得到結(jié)構(gòu)的頻率和振型符合較好.結(jié)論單輸入單輸出的模態(tài)試驗方法適用于鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)模型的動力特性分析,得到的阻尼比參數(shù)能為數(shù)值模擬提供參考;利用abaqus6.5軟件對鋼管混凝土框架進行動力特性分析是可行的,得到的振型、頻率等動力特性參數(shù)能為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供依據(jù),在一定程度上可以代替模型試驗.

建立局部火災(zāi)下3層3跨鋼管混凝土、型鋼混凝土、鋼筋混凝土平面框架火災(zāi)下溫度場和力學(xué)性能分析的有限元模型。在此基礎(chǔ)上,研究了三種平面框架結(jié)構(gòu)的耐火極限狀態(tài)、不同受火工況和梁荷載水平條件下框架結(jié)構(gòu)的變形和破壞規(guī)律、受火梁的內(nèi)力狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)耐火極限的規(guī)律,并對三種平面框架的耐火性能進行了比較。

底框架結(jié)構(gòu)因其自身特點耐火性較差,可能在火災(zāi)中發(fā)生倒塌。為正確評估該類結(jié)構(gòu)的耐火性能,以木方為燃料進行6棟建筑火災(zāi)試驗。結(jié)果表明:①與鋼筋混凝土全框架相比,底框架結(jié)構(gòu)耐火性差,當(dāng)下部商業(yè)用房存在較多可燃物,人為干預(yù)火災(zāi)失效時倒塌可能性較大。②鋼筋混凝土構(gòu)件在火災(zāi)中的熱膨脹變形較大,混凝土的后期強度對耐火性能影響也很大,評估或預(yù)測該類結(jié)構(gòu)的耐火性能時必須考慮溫度內(nèi)力和混凝土的后期強度。③混凝土齡期在1年半以上,立方體強度不超過50mpa時,火災(zāi)中一般不會發(fā)生爆裂。④建筑物豎向變形和中柱裂縫可作為中柱失效的預(yù)兆:在火災(zāi)轟燃后60min以上,當(dāng)建筑物豎向變形在10min內(nèi)壓縮均值達到2mm;當(dāng)四面受火柱的混凝土本體在其截面寬度(或高度)中間部位發(fā)生豎向裂縫,尤其是形成較長或較寬裂縫,或某處出現(xiàn)較密集裂縫時。建議:當(dāng)下部商用房間火災(zāi)荷載較大時,采用增大截面尺寸的方式適當(dāng)降低軸壓比。

英國某測試認證機構(gòu)近期為澳大利亞提供了一款新型耐火性能試驗?zāi)軤t。該耐火性能試驗爐獲得了澳大利亞國家檢測機構(gòu)協(xié)會(nata)、墨爾本耐火性能實驗室與消防安全顧問辦公室的認證。該爐為澳大利亞第一臺耐火性能試驗爐,適用于全尺寸試驗,爐容量大,可測試水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)樣本的耐火性能。

首先提出了在標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線升溫作用下方鋼管配筋混凝土柱耐火極限的理論計算方法,計算結(jié)果與以往國內(nèi)外試驗結(jié)果對比,兩者吻合較好;然后,利用耐火極限計算程序?qū)τ绊懛戒摴芘浣罨炷林突饦O限的因素進行分析,并在此基礎(chǔ)上,提出了以截面尺寸、構(gòu)件長細比、鋼筋配筋率和鋼筋強度為基本參數(shù)的鋼管配筋混凝土柱耐火極限的實用計算方法,計算結(jié)果與數(shù)值計算和試驗結(jié)果均吻合較好。本文方法可供有關(guān)工程實踐和規(guī)程制訂參考。

英國某測試認證機構(gòu)近期為澳大利亞提供了一款新型耐火性能試驗?zāi)軤t。該耐火性能試驗爐獲得了澳大利亞國家檢測機構(gòu)協(xié)會（nata）、墨爾本耐火性能實驗室與消防安全顧問辦公室的認證。該爐為澳大利亞第一臺耐火性能試驗爐，適用于全尺寸試驗，爐容量大，可測試水平結(jié)構(gòu)與垂直結(jié)構(gòu)樣本的耐火性能。

簡要介紹了鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)的形式、優(yōu)勢及其抗火性能,運用ansys軟件,分析了鋼管混凝土的截面溫度場分布,體現(xiàn)了其優(yōu)越性,并總結(jié)了常見的耐火保護方法,以供參考。

該文建立了局部火災(zāi)下鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)耐火性能的有限元模型,在此基礎(chǔ)上研究了火災(zāi)高溫下框架結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律、結(jié)構(gòu)的破壞機制、塑性鉸分布規(guī)律、受火梁的內(nèi)力和應(yīng)力狀態(tài)。該文分析了框架柱軸壓比和火災(zāi)發(fā)生位置對平面框架結(jié)構(gòu)耐火性能的影響規(guī)律,并初步探討了平面框架結(jié)構(gòu)整體的耐火極限和構(gòu)件耐火極限之間的關(guān)系。

通過對壓型鋼板組合樓板臨界溫度和升溫時間的探討,分析組合樓板的耐火性能,通過試驗數(shù)據(jù)和理論計算,驗證了臺灣鋼結(jié)構(gòu)同行提出的只要組合樓板的混凝土厚度達到150mm即可不用樓承鋼板防火涂料的說法,達到降低造價促進壓型鋼板組合樓板應(yīng)用和發(fā)展的目的。

為了研究u型鋼-混凝土組合梁的耐火性能,文章采用在空間上運用有限單元與在時間上運用有限差分相結(jié)合的方法,應(yīng)用ansys編制熱分析程序,對組合梁在iso-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下的溫度場進行了分析與計算。結(jié)果表明,在iso-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下,填充混凝土使u型鋼-混凝土組合梁截面的溫度分布不均勻,該梁的耐火特性顯著優(yōu)于普通型鋼-混凝土組合梁,單純地用給定臨界溫度來判定組合梁是否達到耐火極限不合理。此外,填充混凝土可有效降低鋼梁截面的溫度,產(chǎn)生溫升延時效應(yīng),在升溫前期,u型鋼-混凝土組合梁的溫度低于未填充混凝土的型鋼梁,降幅可達15%~60%,溫升延時可達約15min。

本文建立了火災(zāi)下高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的有限元計算模型,研究了高溫下框架結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律、結(jié)構(gòu)的破壞機制、塑性鉸分布規(guī)律、受火梁的內(nèi)力以及耐火極限.分析表明,本文高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)下發(fā)生了框架局部破壞和框架整體倒塌兩種破壞形態(tài);框架局部破壞情況下,當(dāng)發(fā)生破壞的框架梁位于框架高度中間時,框架的耐火極限較大,當(dāng)發(fā)生破壞的框架梁位于框架頂部或底部時,框架的耐火極限較小.

方形截面鋼管混凝土非均勻受火溫度場的數(shù)值模擬——采用有限差分法，依照標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)實驗升溫曲線對高溫（火災(zāi)）作用下方形截面鋼管混凝土溫度場進行數(shù)值模擬，分析了非均勻受火條件下不同保護層方形截面鋼管混凝土溫度場。結(jié)果表明，兩邊受火結(jié)構(gòu)受火鋼管表面最高...