钢结构抗火研究现状与发展趋势

分析了钢结构抗火研究的现状,指出了钢结构抗火研究尚存在的问题,对钢结构抗火研究趋势进行了展望。     

钢结构防火

钢结构的防火是钢结构建筑主要存在的安全问题，通过对钢结构防火原理的介绍探讨钢结构防火的方法、措施。从结构设计和建筑技术的角度出发，分别探讨了相关的钢结构防火问题。     

英国、澳大利亚和欧洲钢结构抗火设计规范综述

本文介绍了英国、澳大利亚和欧洲的钢结构抗火设计规范。对各国规范中的结构抗火分析方法、高温下的材料特性及抗火设计方法进行了介绍及比较，指出了各规范的优缺点，对我国的钢结构抗火研究及钢结构设计人员有借鉴作用。     

英国、澳大利亚和欧洲钢结构抗火设计规范综述

本文介绍了英国、澳大利亚和欧洲的钢结构抗火设计规范。对各国规范中的结构抗火分析方法、高温下的材料特性及抗火设计方法进行了介绍及比较,指出了各规范的优缺点,对我国的钢结构抗火研究及钢结构设计人员有借鉴作用。     

遭受火灾钢筋混凝土构件内温度场分析软件TFIELD

准确计算出受火钢筋混凝土构件内温度场随时间变化对于进行结构耐火分析以及评估火灾后结构的损伤是至关重要的,ＴＦＩＥＬＤ是笔者开发的专门用于混凝土构件内温度场非线性分析和影响参数研究的软件。本文对ＴＦＩＥＬＤ的功能、构成、采用的数学模型、求解方法及前后处理器作了介绍（文中给出了一个应用实例）,计算结果与实验数据符合较好。     

考虑火焰辐射的大空间建筑火灾中钢构件升温实用计算方法

对基于集总热容法建立的钢构件热平衡方程进行了参数分析,发现在火焰辐射下对钢构件升温有影响的参数有：大空间建筑火灾中烟气的升温历程和烟气最高升温、火焰面与其正上方钢构件表面微元间的角系数、受火焰辐射钢构件有效表面积系数以及钢构件的形状系数。建立了包含这些影响参数的火焰辐射下钢构件升温典型曲线的数学表达式,通过对精确结果进行拟合,得出了火焰辐射下钢构件升温计算式的待定系数,从而得出大空间建筑火灾中火焰辐射下钢构件升温的实用计算式,该实用计算式避免了直接利用钢构件热平衡方程计算火焰辐射下钢构件升温的繁琐,同时与精确计算的结果吻合程度较好,便于工程技术人员在大空间建筑钢结构抗火设计中应用。     

火灾时海底隧道衬砌温度场的数值模拟

对隧道衬砌在不同火灾荷载曲线作用下的温度反应进行了模拟,根据不同计算模型,不同计算工况,分别讨论了模型尺寸、衬砌厚度、外水压对温度随衬砌深度变化的影响,数值结果表明:温度随衬砌深度变化的影响较小.     

机场航站楼屋顶钢结构防火性能化分析

为了得到某机场航站楼屋顶钢结构的抗火性能,利用火灾动力学、传热学和有限元分析相结合的方法,通过火灾危险性分析,按照可信最不利原则设定机场航站楼结构火灾场景;运用火灾动力学软件FDS和传热学公式得到火灾影响区域构件温升曲线,建立结构有限元模型,并结合结构荷载条件和温升曲线计算出结构在设定火灾场景下的力学性能.结果表明：部...     

局部火灾下工字形钢梁温度场的有限元模拟

采用有限元方法,对工字形钢梁在不同位置火焰下温度场的分布情况进行了分析,得到温度场分布云图及其分布规律,为基于局部火灾下钢构件的温度场分布提供有效的有限元模拟方法.     

钢结构栓焊节点火灾行为的试验研究

对两个足尺钢结构栓焊节点的火灾行为进行了试验研究，通过对该类型节点在火灾下的破坏现象和破坏特征的观察分析，得出了栓焊节点在火灾下的破坏规律：接焊缝是抗火的薄弱环节，节点区域柱子的翼缘发生屈曲使节点在火灾下发生较大转角，从而为节点的抗火设计提供依据。     

自然火灾条件下约束钢梁可靠性分析

为研究钢构件的火灾性能及火灾条件对结构可靠性的影响,采用非线性有限元法,基于蒙特卡洛原理建立了约束钢梁的可靠性模型;采用参数化方法研究自然火灾模型的随机变量以及防火保护层厚度对钢构件可靠性及灵敏度的影响.结果表明:火灾随机变量对钢梁可靠性的灵敏度不同,火灾最高温度Tm影响最大,形状参数sc影响最小;可靠性随最高温度Tm和形状参数sc的增大而降低,随达到最高温度所需时间tm的增大而增高;随火灾随机变量标准差的增大而降低.在一定范围内,适当增加防火保护层厚度可明显降低构件的失效概率.因此降低火灾最高温度、延长达到最高温度所用时间,减小形状参数,可以增加结构的耐火时间,提高结构的可靠度.应根据工程要求,确定最佳防火保护层厚度.所采用的模型为定量分析钢构件在随机火灾下的可靠性以及评估构件在火灾中的失效风险提供了研究基础.     

Behaviour of concrete filled steel tubular columns under fire

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三面火灾作用下方钢管混凝土柱温度场研究

为研究三面火灾作用下方钢管混凝土柱抗火性能,分析了三面受火的方钢管混凝土柱截面温度分布,并与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对三面火灾和四面火灾作用下方钢管混凝土柱截面温度分布形式进行对比,分析了升温时间、截面边长、含钢率、保护层类型及厚度的影响规律.分析结果表明,升温时间、截面边长、保护层类型及厚度是三面火灾作用下方钢管混凝土柱截面温度场的主要影响参数.     

火焰热辐射作用下大空间火场钢构件升温模型

为了研究火灾时大空间建筑内受火钢构件的温升规律,进行了真实的全尺寸钢构件受火温升实验,采用集总热容法建立了大空间建筑火场钢构件温升理论模型.提出了大空间建筑非规律性变化的烟气温度场预测方法和受火钢构件温度场预测方法.实验数据对比理论计算结果表明,结合非规律性变化的烟气温度场,大空间受火钢构件升温模型能够很好地预测大空间受火钢构件温升变化,预测结果与实验数据基本相吻合.     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

火灾条件下冷弯薄壁型钢楼板体系的耐火性能

冷弯薄壁型钢楼板的耐火性能是决定其作为装配式结构能否推广的重要因素,目前可供借鉴的足尺火灾试验数量有限,且大部分数值模拟局限于用二维传热模型开展温度场分析,或基于简化的线性温度分布开展三维模型的热-力耦合分析.冷弯薄壁型钢楼板构造复杂,利用二维传热模型以及简化线性温度分布假定开展的热-力耦合分析,由于未考虑三维结构在受...     

预应力型钢混凝土梁火灾下抗弯承载力计算

基于对常温下预应力型钢混凝土梁承载性能研究的基础,利用等效截面法建立了预应力型钢混凝土梁在火灾高温作用下的正截面抗弯承载力简化计算方法,并针对试验梁进行了计算分析,得到了基于标准升温情况下的正截面抗弯承载能力与升温时间的全过程关系曲线。由全过程关系曲线显示,随着标准升温时间的增加,预应力型钢混凝土梁的正截面抗弯承载能力逐渐退化。将试验梁抗弯承载力的试验值与理论计算值进行了对比分析,理论计算值比试验值偏小,相对误差为6.9%。     

柔性连接钢梁火灾行为的试验研究

对4根柔性连接H型钢梁进行了火灾行为的试验研究．试验采用足尺试验形式，试验中考虑了跨度、荷载大小两个主要因素．钢梁跨度分别为4200mm和3600mm．荷载比率分别为0．31和0．52．通过试验，得出了钢梁的温度场分布和变形情况．试验结果表明：H型钢梁在火灾作用下发生了弯扭屈曲现象；轴向约束对H型钢梁的火灾行为有一定影响；钢梁进入大变形阶段后，轴向约束压力变为轴向约束拉力，轴向拉力有阻止钢梁自身进一步变形的作用，即发生了悬链线作用．     

轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土（CFST）短柱在高应力水平下的非线性徐变效应. 提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型（DPM-UC）,以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中. 将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示：当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.