波纹钢腹板组合柱抗火性能研究

波纹钢腹板组合柱是一种新型组合构件,由于方钢管和波纹腹板位于结构外侧,在火灾高温下极易发生损伤和破坏。文章利用有限元软件ABAQUS建立了波纹钢腹板组合柱的温度场和力学分析模型,应用角钢加固钢筋混凝土柱的抗火试验数据对模型进行了验证,采用验证后的模型分析了火灾荷载比、偏心率、截面尺寸以及钢管厚度对波纹钢腹板组合柱的影响规律。分析结果表明：随着火灾荷载比、偏心率的增加,组合柱的耐火极限减小;随着截面尺寸以及钢管厚度的增加,组合柱的耐火极限增大;波纹钢腹板对耐火极限基本没有影响。核心部分混凝土为承载轴向压力的主要部分,并随着升温压力占比先减小后逐渐增大;钢管内混凝土在受火初期承载较大部分的轴向压力,并随着升温受力占比先增大后减小;钢管在升温初期受力占比略微增大后逐渐减小。波纹钢腹板组合柱耐火极限的简化结果与理论分析结果吻合良好。     

简支组合楼板的火灾试验研究

本文对3块压型钢板-混凝土简支组合楼板进行了恒载条件下的火灾试验研究。对组合楼板的抗火性能与火灾行为进行了研究,考虑了组合楼板的跨度与抗剪连接件对简支组合楼板耐火极限的影响。试验结果表明:简支组合楼板的抗火性能较差,3块板的耐火极限均在30min左右;板的跨度对耐火极限的影响很大,而抗剪件的影响相对较小。     

闭口式压型钢板-混凝土组合楼板耐火试验研究

对闭口式组合楼板进行了耐火试验 ,结果表明 ,在标准升温情形下这种压型钢板 混凝土组合板具有较好的吸热性能和耐火性能 ,可达到一级建筑楼板的耐火极限 ( 1 5h)要求     

新型防火涂料的研制及再生混合组合楼板的耐火性能试验

采用稻壳灰和碱激发偏高岭土基地聚物制备一种新型防火涂料,对比遴选出相对较优的涂料配方,测定其常温导热系数;在ISO834标准升温条件下,开展6块组合楼板的耐火性能试验,考察大尺度废弃混凝土使用、荷载比、防火涂料厚度等因素对组合楼板耐火性能的影响趋势,验证该防火涂料的显著防火效果。研究表明:①该防火涂料具有优异的隔热性能,采用钠碱作为激发剂可使该涂料具有更好的隔热性能和内聚粘结强度;②再生混合组合楼板具有与全现浇组合楼板完全相当的耐火性能;③实际荷载比0.19时,无防火保护的再生混合组合楼板也能满足一级耐火要求;④实际荷载比0.5时,再生混合组合楼板下表面仅需涂抹厚度10mm的该防火涂料,即可使其耐火极限远大于1.5h。     

钢-混凝土组合楼板实用抗火设计方法

利用钢-混凝土组合楼盖抗火性能非线性有限元分析程序对不同荷载大小、不同压型钢板厚度、不同配筋的压型钢板-混凝土组合楼板进行了抗火性能分析,找出了火灾影响下组合楼板结构性能的因素,给出了计算组合楼板耐火时间的拟合公式,得到了一些适用于压型钢板-混凝土组合楼板抗火设计的结论和建议。     

薄壁型钢-混凝土梁柱节点抗火性能数值分析

使用ANSYS分析软件建立了薄壁型钢-混凝土梁柱组合节点在ISO-834火灾升温曲线下的有限元理论分析模型,对薄壁型钢-混凝土梁柱节点弯矩-时间曲线和节点耐火时间进行参数化分析。研究结果表明,荷载水平的大小对组合节点的耐火极限具有很大影响;然而当荷载水平保持不变时,防火保护层厚度则是另一个对梁柱组合节点的耐火极限有显著影响的重要因素,而其它参数如材料特性、构件几何尺寸等对梁柱组合节点耐火极限影响很小。     

压型钢板组合楼板耐火性能探讨

通过对压型钢板组合楼板临界温度和升温时间的探讨,分析组合楼板的耐火性能,通过试验数据和理论计算,验证了台湾钢结构同行提出的只要组合楼板的混凝土厚度达到150mm即可不用楼承钢板防火涂料的说法,达到降低造价促进压型钢板组合楼板应用和发展的目的。     

压型钢板-混凝土组合楼板火灾行为试验分析

对3块简支组合楼板与4块连续组合楼板进行了恒载升温条件下的火灾试验研究,并对板的变形、破坏机构、内力重分布进行了研究分析。试验结果表明:简支板的耐火性能很差,而连续板由于负弯矩钢筋的显著作用,其耐火性能较好;升、降温阶段连续板均会出现剧烈的内力重分布,不同受火工况对连续板内力重分布的影响非常大;塑性铰的出现时间、位置与次序对连续板的火灾反应有很大影响。最后提出了升温阶段连续板支座反力变化的简化分析方法,其计算结果与试验结果相符合。     

压型钢板组合楼板耐火性能探讨

通过对压型钢板组合楼板临界温度和升温时间的探讨,分析组合楼板的耐火性能,通过试验数据和理论计算,验证了台湾钢结构同行提出的只要组合楼板的混凝土厚度达到150mm即可不用楼承钢板防火涂料的说法,达到降低造价促进压型钢板组合楼板应用和发展的目的.     

闭口型压型钢板-再生混凝土组合楼板抗火性能研究

闭口型再生混凝土组合楼板兼具组合结构的优点与固废利用的特点，但高温下再生混凝土热工和力学性能与普通混凝土有明显差别，进一步造成了相应结构构件火灾下抗火性能的差异。为此，对闭口型再生混凝土组合楼板基于承载能力的耐火极限进行了试验与有限元研究，主要参数为再生粗骨料取代率、板型与荷载水平，分析挠度与不同位置处的温度发展，并建立了适用于该类楼板耐火极限简化计算方法。结果表明：受火90 min后，压型钢板与混凝土未发生分离，组合楼板保持了较好整体性；压型钢板闭口位置温度明显低于受火面底钢板，相同位置处再生混凝土组合板温度低于普通混凝土板；耐火极限受取代率的影响较小，再生混凝土组合板相对普通混凝土板耐火极限提高幅度在1.2%～9.2%,且远超过一级耐火极限90 min的要求；考虑钢板闭口部分受弯承载力贡献提出了耐火极限简化计算式，其可较好地预测组合板耐火极限。     

同跨受火时两层两跨组合钢框架抗火性能的试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对两榀两层两跨组合钢框架在同跨火灾作用下的性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火、节点不受火,梁、板受火而柱、节点不受火两种。试验中量测了各种工况的炉温,框架梁、柱及混凝土楼板中的温度分布及框架水平和竖向位移。结果表明:钢柱四面受火时,钢柱翼缘、腹板的温度相差很小;对于钢梁,除了与混凝土接触的上翼缘外,其余H型钢梁的裸露部分温度分布基本均匀;混凝土内部的温升一般滞后于钢梁,钢筋混凝土板对钢梁有约束作用,升温时混凝土限制钢梁的膨胀、降温时则限制钢梁的收缩,致使钢筋混凝土板中出现很多裂缝;组合梁的抗火性能明显优于钢柱,工程中应对钢柱和节点实施保护;钢框架未受火部分对受火部分约束很大,导致受火跨边柱与中柱的变形不对称,同样也产生了内力重分布。     

Behaviour of headed stud shear connectors for composite steel-concrete beams at elevated temperatures

The behaviour of composite steel-concrete beams at elevated temperatures is an important problem. A three-dimensional push test model is developed herein with a two-dimensional temperature distribution field based on the finite element method (FEM) and which may be applied to steel-concrete composite beams. The motivation for this paper is to increase the awareness of the structural engineering community to the concepts behind composite steel-concrete structural design for fire exposure. The behaviour of reinforced concrete slabs under fire conditions strongly depends on the interaction of the slabs with the surrounding elements which include the structural steel beam, steel reinforcing and shear connectors. This study was carried out to consider the effects of elevated temperatures on the behaviour of composite steel-concrete beams for both solid and profiled steel sheeting slabs. This investigation considers the load-slip relationship and ultimate load behaviour for push tests with a three-dimensional non-linear finite element program ABAQUS. As a result of elevated temperatures, the material properties change with temperature. The studies were compared with experimental tests under both ambient and elevated temperatures. Furthermore, for the elevated temperature study, the models were loaded progressively up to the ultimate load to illustrate the capability of the structure to withstand load during a fire. It is concluded that finite element analysis showed that the shear connector strength under fire exposure was very sensitive. It is also shown that profiled steel sheeting slabs exhibit greater fire resistance when compared with that of a solid slab as a function of their ambient temperature strength.     

表面设置防火涂料的压型钢板混凝土组合楼板耐火性能有限元分析

本文针对已完成明火试验的压型钢板混凝土组合楼板，利用ABQUAS 有限元分析软件，探讨了ISO834标准升温环境下新型防火涂料设置厚度，对压型钢板混凝土组合楼板的内部温度场分布的影响做了分析。     

碳纤维加固混凝土构件防火保护措施的试验研究

通过对10块分别采用厚型防火涂料、薄型防火涂料及普通水泥砂浆进行防火保护的混凝土板火灾试验,得出采用不同涂层厚度的3种防火保护措施后在标准火灾试验下混凝土板的温度场分布情况。结果表明:对于碳纤维加固混凝土构件,采用薄型防火涂料及普通水泥砂浆进行防火保护的作用不大,可以采用厚型防火涂料进行保护,同时得出了厚型防火涂料厚度的计算公式。     

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析

基于ANSYS热分析结果,建立冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁在标准火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型,对荷载水平、混凝土强度、槽钢截面几何尺寸、防火涂层厚度、加载位置和加载方式等不同影响因素下的组合梁抗火性能进行有限元分析。结果表明：防火涂层厚度和荷载水平对组合梁抗火性能的影响显著,槽钢截面腹板高度和腹板厚度次之,混凝土强度、加载位置、加载方式和槽钢翼缘厚度等因素对组合梁的抗火性能影响很小,可以忽略不计;防火涂层厚度一定时,组合梁的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,组合梁的耐火极限随防火涂层厚度的增加而呈非线性提高;填充混凝土可有效降低钢梁截面的温度,产生温升延时效应,在升温前期,冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁的温度低于未填充混凝土的型钢梁,降幅可达15％~60％。在ISO-834标准火灾作用下,组合梁跨中挠度 δ=l/25 可作为其达到耐火极限的判别标准。     

混凝土组合构件耐火性能试验研究

利用自行设计的火灾燃烧炉对混凝土T型组合构件的耐火性能进行试验研究。试验持续120 min,观察火灾后构件表观现象并测量火灾过程中组合构件内部温度变化,得到火灾下混凝土板、墙组合构件的内部温度场分布规律及其高温损伤情况。结果表明：火灾下组合构件墙体受火面位置处更容易出现混凝土剥落现象,应在该位置处采取施作防火涂料等防火措施来减轻火灾高温的影响;组合构件节点核心区的混凝土温度低于其他受火区域的温度,墙板对节点核心区有一定的保护作用;火灾作用下距离混凝土组合构件受火表面越远,其内部温度越低,且其温度开始上升的反应时间越长;组合构件在非受火区域温度整体较低,温度升高的反应时间较长且速度较慢,火灾高温对非受火区域的结构影响较小。     

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受火试验研究

为研究由冷弯卷边H形开孔薄壁钢梁和预制轻骨料混凝土板形成的装配式组合楼板的受火性能,对6个两端简支组合楼板试件开展了高温下试验研究,得到了试件的温度及位移响应。研究结果表明：在等效均布荷载2.0 kN/m²及最高炉温为600℃的烃类火灾作用下,以轻骨料混凝土及腹板开孔薄壁钢梁形成装配式组合楼板具有良好的抗火性能,组合楼板的跨中挠度最大为L/44（L为组合楼板跨度）时,试件仍保持良好的整体性;主钢梁腹板开孔直径与分布形式对组合楼板的整体抗火性能均有显著影响,为减小组合楼板高温下的位移响应,对主钢梁腹板的开孔宜优选孔径大、数量少的分布形式;抗剪键数量对组合楼板抗火性能的响应影响远大于对预制板类型的影响。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

利用混凝土损伤塑性模型评价CRCP+AC复合式路面的损伤演变

在连续配筋混凝土复合式路面(CRCP+AC)的研究中,CRCP面板的裂缝形态和分布模式是影响今后路面使用性能和生命周期的重要因素。研究采用ABAQUS有限元程序中的混凝土损伤塑性模型(CDP)表征CRCP面板的力学特性,结合三维瞬态热传导分析的温度场数据,分析了变温条件下的结构损伤情况;并进一步分析复合式路面在温度变化和交通荷载耦合作用下,CRCP面板损伤的演化规律以及裂缝张开闭合的行为特征。研究认为沥青面层的作用不仅仅局限在功能性方面,它可以明显改善CRCP面板的受力状况;复合式路面设计中应根据CRCP面板的温缩性能和损伤性能综合考虑沥青面层的合理厚度。