足尺震损钢筋混凝土柱耐火性能试验研究

地震次生火灾具有发生概率高、灾害破坏力强、损失巨大和机理复杂等特点,为分析震后火灾环境下钢筋混凝土柱构件的抗火性能,以钢筋混凝土柱的裂缝、混凝土剥落和残余变形作为地震损伤形式,设计了7根带有预制损伤的足尺钢筋混凝土方形截面柱,进行明火试验,研究不同几何损伤形式及损伤程度对混凝土柱的火灾破坏特征、截面温度场分布、竖向变形过程及耐火极限等性能影响规律。试验结果表明,预制损伤混凝土柱构件的火灾破坏程度明显大于无损伤混凝土柱,其中混凝土剥落对震损柱内部温度场及耐火性能的影响最大。根据足尺混凝土柱的耐火试验结果,采用ABAQUS有限元软件分析震损混凝土柱的温度场分布与耐火极限,结果表明:当试件端部产生保护层剥落时,剥落区轴向等温线向柱中心凹陷,整体呈"瓶颈"状;轴压比与剥落厚度对震损混凝土柱耐火极限有较大影响;残余变形小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的弹塑性层间位移角1/50时,残余变形对震损混凝土柱的耐火极限影响有限。通过拟合得到了混凝土柱的轴压比、残余层间位移角、剥落厚度与其耐火极限之间的量化关系式,关系式计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土柱抗火性能研究综述

在阅读大量关于钢筋混凝土柱抗火性能试验研究成果文献的基础之上,归纳整理出钢筋混凝土柱抗火性能的一些基本特性,主要包括:高温条件下,柱截面温度场的分布规律、破坏形态、变形规律、影响柱极限承载力下降的主要因素及柱耐火极限下降的主要原因等几个方面的内容。希望其能对钢筋混凝土结构抗火设计提供一定的参考依据。     

钢筋混凝土框架结构震损定量评定方法研究

针对目前震后钢筋混凝土框架结构的损伤程度多以定性评定为主的现状,本文提出借助Pushover分析方法,并结合现有的国内外规范,通过考虑结构的层间位移、塑性铰发展、频率降低等指标的变化,对结构在地震作用下可能出现的五种破坏状态"基本完好、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌"进行定量划分。以某8层振动台模型试验的框架结构作为工程实例进行Pushover分析,计算结构在8度基本地震作用下的反应,将分析结果与本文提出的震损定量评估综合指标相对比,得出该建筑物在不同地震作用下的破坏等级。结果表明,本文的分析结果与试验震害现象基本一致。     

TRC加固钢筋混凝土板的抗火性能试验研究

设计了7块钢筋混凝土单向板试件,其中6块为纤维织物网格增强混凝土(TRC)加固试件,另1块为未加固的对比试件,通过ISO 834标准火灾试验研究了TRC加固混凝土板的抗火性能,以及不同施工工艺(喷涂、抹灰)、不同纤维织物层数(1层、2层)和不同锚固构造措施(纤维网格与主结构拉结与否)对TRC加固混凝土板的抗火性能的影响。试验结果显示:采用单层网格、人工抹灰及铁丝拉结的TRC加固试件在火烧30 min后即发生TRC加固层的整体脱落;而采用喷涂施工的TRC加固试件,不论单层还是双层网格,也不论是否存在铁丝拉结锚固,均表现出了良好的抗火性能。说明喷涂施工比人工抹灰具有更好的界面黏结性能,采取的铁丝拉结锚固措施(双向间距250 mm)未能发挥作用,双层网格加固比单层加固抗火性能更好。     

平面框架结构耐火性能对比研究

建立局部火灾下3层3跨钢管混凝土、型钢混凝土、钢筋混凝土平面框架火灾下温度场和力学性能分析的有限元模型。在此基础上,研究了三种平面框架结构的耐火极限状态、不同受火工况和梁荷载水平条件下框架结构的变形和破坏规律、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律,并对三种平面框架的耐火性能进行了比较。     

经历弱震损伤的混凝土框架结构抗火性能试验研究

设计了2榀配筋相同的足尺寸单层单跨混凝土框架K J1、KJ2,对KJ1先进行模拟经历弱震损伤的低周反复荷载试验,接着进行了固定轴压比下的火灾反应试验,包括升温和降温过程;对J2直接进行固定轴压比下的火灾反应试验.研究了混凝土框架在火灾中的温度及变形反应,对KJ1、KJ2在试验后的表观现象、温度曲线、承载力变化等方面进行...     

火灾下钢筋混凝土平面框架结构受力机理分析

为研究火灾下钢筋混凝土框架结构的受力机理,采用梁单元建立了钢筋混凝土框架结构耐火性能有限元计算模型,考虑火灾位置、柱轴压比和梁配筋率等参数的影响,对火灾下钢筋混凝土框架结构的变形、内力重分布、破坏形态以及耐火极限进行了参数分析。分析结果表明,火灾下框架结构出现了整体破坏形态和局部破坏形态两种典型的破坏形态:当柱轴压比较小时,框架出现受火梁破坏导致的框架局部破坏形态;当柱轴压比和梁配筋率均较大时,框架出现受火中柱和受火边柱破坏导致的框架整体破坏形态,整体破坏形态为连续性倒塌破坏。在框架局部破坏形态条件下,三面受火梁在框架竖向分布位置不同,受约束作用不同,框架的耐火极限亦不同;而在框架整体破坏条件下,柱轴压比越大,耐火极限越小。     

钢筋混凝土框架抗火性能的有限元分析

基于简化的固体可燃物燃烧模型,利用FLUENT对单室房间进行了火灾模拟,得到了烟气温度场分布情况。在此基础上,分析对比了钢筋混凝土框架在三种不同高度的跨层发生火灾下的温度场分布及变形规律。结果表明:在相同火灾荷载的情况下,火灾发生在高度越低的跨,整个框架结构破坏坍塌的越快;底跨层受火时,柱的侧向位移最小,高跨层受火时,柱的侧向位移最大;混凝土板是最早遭到破坏的,但混凝土柱的破坏才会导致整个框架的失稳坍塌。     

快速可恢复性震损框架结构的抗震性能研究

为研究已震损的钢筋混凝土框架结构的快速可恢复性,对7榀框架进行了预震损及快速加固修复,养护24h后进行低周反复荷载破坏试验,并对比研究了灌浆料种类及钢丝网层数对加固效果的影响.与未损框架结构进行骨架曲线、位移延性系数、刚度退化曲线及等效粘滞阻尼系数等参数的对比分析,计算结果表明,钢丝网复合灌浆料修复对框架的承载力提高作...     

平面钢框架结构耐火性能研究

本文建立了局部火灾下平面钢框架耐火性能分析的有限元模型,模型得到了实验结果的验证;在此基础上,研究了火灾发生位置、柱保护层厚度等对平面钢框架结构火灾下的变形规律、破坏形式、承载机理、耐火极限的影响规律,并将耐火极限的计算结果与规范进行了对比。     

基于多尺度建模的震损RC框架抗火混合模拟

基于构件的震后火灾试验无法全面真实反映整体结构历经地震损伤后局部构件的受火性能,采用ABAQUS软件建立不同损伤组合下的钢混框架有限元模型,并将多尺度建模方法与抗火混合模拟相结合,研究不同建模方式的计算结果差异、不同损伤组合对结构耐火极限的影响,以及抗火混合模拟评估结构震后火灾性能的适用性。结论表明：相对微观单元模型,多尺度单元模型的计算时间在裂缝损伤下和裂缝与剥落共同作用损伤下分别缩短68%和61%,裂缝与剥落共同作用损伤较裂缝损伤耐火极限降低22%,由于考虑了边界条件的变化,抗火混合模拟能够通过局部构件试验反映整体结构的震后抗火性能。     

型钢混凝土框架结构耐火性能有限元分析

为了研究型钢混凝土框架整体结构的耐火性能,为其抗火设计提供参考,采用受火楼层建立精细化有限元计算模型、非受火楼层建立梁单元计算模型的方法,建立了型钢混凝土框架整体结构的耐火性能计算模型。考虑火灾位置、荷载分布形式、柱轴压比等参数的影响,对火灾下型钢混凝土框架整体结构的变形规律、承载机制、破坏形态以及耐火极限进行参数分析。分析结果表明：火灾下框架结构出现了整体破坏和局部破坏两种典型的破坏形态,受火构件受到的约束作用对其耐火性能有较大的影响;在局部破坏形态中,由于受热膨胀,火灾下框架梁首先出现了较大的轴压力,受火框架梁处于压弯受力状态;之后,框架梁出现了悬链线效应,轴力对框架梁的受力状态有较大影响;在整体破坏形态中,根据轴压比及荷载分布形式的不同,框架出现了中柱破坏和边柱破坏两种典型破坏形态,同时,随楼层受火位置的升高,柱的轴压比减小,框架结构的耐火极限增加。     

钢筋混凝土底框架商住楼耐火设计审核与火灾扑救

钢筋混凝土底框架商住楼建筑的下部火灾荷载和上部实际重力荷载均较大，在火灾中可能会引起倒塌。以某商住楼火灾倒塌事故为例，依据室内火灾发展规律和结构耐火理论，对此类建筑的耐火设计审核与火灾扑救战术提出建议。     

Full-scale fire test on an earthquake-damaged reinforced concrete frame

Fire, in the aftermath of an earthquake has evolved as a severely destructive force since the last century [1]. Codes and regulations exist in countries situated in seismically active regions of the world in order to ensure safety of buildings and their occupants in the event of an earthquake; it is however rare to find regulations that also require the consideration of fire following an earthquake, thereby leaving this possibility to be dealt with entirely by emergency responders on an ad-hoc basis with little preparedness. Fire following earthquake (FFE) events in the past, although rare, have sometimes been as destructive as the original earthquake. The aim of this study was to carry out a set of full-scale loading tests on an earthquake damaged, reinforced concrete frame subsequently exposed to fire. The sequential loading was devised in the form of a three phase testing procedure – simulated earthquake loading facilitated by cyclic quasi-static lateral loads; followed by a compartment fire; and finally by subjecting the earthquake and fire damaged frame to a monotonic pushover loading to assess its residual capacity. The reinforced concrete frame was well instrumented with numerous sensors, consisting of thermocouples, strain gauges, linear variable differential transducers (LVDTs) and pressure sensors. A large database of results consisting of temperature profiles, displacements and strains has been generated and salient observations have been made during each stage of loading. This paper describes the experimental investigation and serves as a vehicle for dissemination of the key findings and all the important test data to the engineering community which could be used for validating numerical simulations for further advancing the knowledge and understanding in this relatively poorly researched area.     

火灾下钢筋混凝土框架结构的全过程分析

通过对钢筋混凝土框架结构火灾环境模拟,分析了框架结构内部的温度场变化过程,并对火灾下框架结构的力学性能进行了全过程分析,真正实现了框架结构火灾反应的全过程分析,为框架的抗火设计提供理论依据。     

Post‐earthquake fire resistance of CFRP strengthened reinforced concrete structures

Post‐earthquake fire (PEF) presents a high risk to buildings that have been partially damaged in a prior earthquake, particularly in urban areas. As most standards and criteria ignore the possibility of fire after earthquake, buildings are not adequately designed for that possibility, and thus, PEF is a high‐risk load needed to be scrutinized further, codified and become part of a routine design. An investigation based on sequential analysis inspired by FEMA356 is performed here on two RC frames, of three and five stories, at the Life Safety performance level and designed to the ACI 318‐08 code, after they have been subjected to a spectral peak ground acceleration of 0.35 g. A fire analysis of the weakened structures follows, from which the time it takes for the damaged structures to collapse is determined. As a point of reference, the fire resistance is also determined for undamaged structures and before the occurrence of earthquake. The results show that structures previously damaged by the earthquake and exposed to PEF are considerably more vulnerable than those that have not been damaged previously. A method using carbon fiber‐reinforced polymer as a means of relocation of plastic hinges away from the column faces towards the beams is introduced as a function of the time required for fire extinguishment or evacuation. This is carried out to increase the structural load‐carrying capacity, thus reducing the potential damage for the anticipated earthquake and thereby improve the PEF resistance. The results show a considerable improvement in the PEF resistance of the frames. While the investigation and the proposition relate to a certain class of structures (ordinary buildings, intermediate RC structures, three and five stories) and the results can therefore be applied only to the cases investigated, it is hoped that this study paves the way for further research into this very important phenomenon and leads to an eventual revision of codes. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

底框架结构的耐火极限数值分析

由热平衡理论建立室内平均温度-时间关系计算模型;以传热学理论建立混凝土梁、柱截面温度场计算模型;以混凝土结构耐火理论建立框架中柱的高温承载力计算模型;以弹性理论建立柱子的温度轴力计算模型;以四面受火中柱(轴心受压)达到承载能力极限状态的时间作为底框架商住楼在火灾中的倒塌时间。结果表明,我国仅有的2个倒塌案例和4次火灾试验结果与数值计算平均误差为5%;数值计算中采用实际温度-时间关系作为火作用,混凝土强度采用在温度和初应力作用下的抗压强度并考虑柱子的温度轴力更为合理。