钢筋混凝土柱的抗火性能研究进展

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钢管混凝土柱的抗火性能实验方式及结果分析

钢管混凝土柱的抗火性能实验方式及结果分析

引言混凝土作为传统的建筑材料,它具有很多的优势,比如抗压强度大、耐高温、耐腐蚀、制备简单方便,当然也同样具有很多明显的劣势,比如抗拉强度差,过于笨重等。

钢管混凝土柱是混凝土与钢材的一种组合方式,两种材料取长补短,充分发挥了混凝土抗压性能和钢材的抗拉性能,达到优化组合的作用效果。

钢管混凝土结构由于具有承载力高、塑性韧性好、施工速度快、综合效益好等工程特点,因而在高层、超高层建筑中的应用越来越普遍。

然而,在火灾作用下材料的力学性能有相当大的下降,承载力也随之下降。

1.试验概况1.1试件设计火灾试验的试件共有2个钢管混凝土柱Z1、Z2。

采用C40商品混凝土,PO42.5R水泥,粒径10mm~20mm的硅质粗骨料,中砂,掺加XTR-B外加剂,试验时混凝土立方体抗压强度为38MPa;钢管外径为219mm,壁厚4mm的钢管,钢材屈服强度为280MPa,极限强度390MPa。

在试件两端的各留4个直径20mm左右的排气孔,用于受火后混凝土内部的水汽排出。

1.2试验装置及试验方法室内火灾的发展一般可分为火灾的初期增长、充分发展和衰减熄灭三个阶段。

火灾充分发展阶段升温速率快、温度高,对结构破坏严重。

为了近似模拟快速升温阶段,采用燃油火灾试验炉通过喷嘴将轻柴油雾化,点燃后在炉体内产生高温。

炉内升温由直径为3mm的N型热电偶测量。

火灾试验中试件由油压千斤顶施加1600KN轴向压力,并通过高压油泵来控制和调整施加荷载的大小。

试件上端部伸出炉盖,防止高温使千斤顶失效。

试件下端部用砂子进行维护,防止支座温度过高,因此试件的实际受火高度约为2800mm左右。

试件轴向变形由量程为±200mm的2个差动式位移传感器测量,位移传感器放置在柱顶千斤顶的四周。

试件表面和核心混凝土内部的温度由直径为0.5mm 的K型热电偶测量。

位移计和热电偶测得的数据均由HP数据采集仪自动采集并存储。

2.高温条件下混凝土的热运动混凝土在加热过程中的形变受以下四种条件的影响,即:热应变,瞬时压力相关应变,瞬变应变和蠕变应变。

混凝土结构抗火性能研究

混凝土结构抗火性能研究

混凝土结构抗火性能研究摘要:由于城市的密集化程度越来越高,人口持续增长,多高层现代建筑(多以钢筋混凝土建筑居多)也越来越多,从而导致建筑火灾频繁发生,后果也越来越严重,造成人类生命及财产蒙受重大损失。

因此有必要研究钢筋混凝土结构的抗火性能。

近年来,国内外开展了高温(火灾)下的钢筋混凝土材料、构件及相应结构的受力性能的实验研究及理论分析,并取得了一些成果,现就钢筋混凝土结构抗火性能研究内容、设计以及现状与发展做简单介绍。

关键字:混凝土抗火内容、设计、发展0 引言火灾给人类的生命财产造成极大的损失,火灾造成的经济损失仅次于干旱和洪涝,而发生的频度则位居各种灾种之首。

目前,钢筋混凝土结构是我国主要建筑结构形式之一。

尽管钢筋和混凝土材料属于热惰性材料,但由于火灾的高温作用,材料性能将严重劣化,在结构中将发生严重的内(应)力重分布,使结构性能大大削弱,危及结构的安全。

建筑结构特别是钢筋混凝土框架结构在火灾中坍塌的事故时有发生,往往造成重大的人员伤亡和财产损失。

研究钢筋混凝土结构的抗火性能十分必要和迫切。

1混凝土结构抗火理论研究内容混凝土结构抗火的全过程分析包括三部分:室内火灾温度场分析、构件和结构内部温度场分析和抗火性能分析。

本文主要介绍后两部分的研究。

1.1混凝土构件和结构内温度场1.1.1求解方法概述为进行高温下的结构性能分析,一般先进行构件和结构内温度场分析,由于结构的内力和变形一般不影响热传导过程,因而可对温度场进行独立分析。

构件和截面温度场由于受诸多因素如材性离散、边界条件处理等影响,理论分析较为复杂。

以前的温度场确定主要通过试验实测,即通过在构件中预埋热电偶,积累大量数据绘制成相应的表格供查找参考。

热传导方程是一个非线性抛物型偏微分方程,在用数值解法求解的过程中,除上文提到的空间有限元和时间有限差分结合法外,还有空间差分和时间差分结合法、空间有限元和时间有限元结合法等。

目前研究者对温度场的计算对象均集中在构件如墙板、柱、梁等,由于热传导问题实际上是三维问题,这大大增加了理论求解的难度,因而研究者根据构件形状、受火条件等对计算模型进行简化,从而变为二维问题甚至一维问题。

火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇

火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇

火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究1火灾是建筑物中最常发生的灾害之一,可能对结构件产生很大的影响。

本文将探讨火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能研究。

随着近年来钢管混凝土结构的广泛应用,钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能一直是研究的热点。

而火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点从微观和宏观两个方面受到了很大的影响。

在微观方面,钢管混凝土柱—钢梁节点中的钢筋会因为高温而产生一定程度的软化和塑性韧性降低;混凝土也会因为高温而发生水化反应减弱,失去强度。

因此,这些因素加起来会降低节点连接部位的抗弯刚度和承载能力。

在宏观方面,火灾作用后的节点存在各种不同的破坏模式。

例如,节点可能会出现脆性破坏,也可能会出现韧性破坏。

在脆性破坏情况下,节点连接部位的刚度和承载能力减少很多;而在韧性破坏情况下,节点失去的承载能力主要来自于裂缝扩展和混凝土剥落。

针对以上这些因素,许多研究者进行了广泛的研究。

其中,一些研究聚焦于不同钢管混凝土节点类型的火灾性能,如框架节点、框架—框支节点、框架—剪力墙节点等。

研究发现,这些不同类型的节点在高温下的承载能力和抗弯刚度有很大差异。

此外,一些研究还针对节点的流变性质进行了深入研究。

例如,在环向加载下,钢管混凝土节点的应力、应变关系存在与普通混凝土不同的特点。

这些研究对于理解节点在火灾作用下的力学性能提供了重要的依据。

此外,还有越来越多的研究将数值模拟和实验相结合,以更加深入地了解火灾作用下的节点性能。

数值模拟的方法可以预测节点在高温下的受力变形,并研究节点承载能力和抗震性能等方面的性能。

而实验可以验证这些数值结果,并为数值模拟提供实验数据。

综上所述,火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点受到许多因素的影响,包括微观和宏观方面。

人们开展了广泛而深入的研究,以进一步了解这些因素对节点性能的影响,并寻找改进和防范的方法。

这对我们提高设计和防火技术能力、确保建筑物安全具有重要意义。

钢筋混凝土板的抗火性能研究进展

钢筋混凝土板的抗火性能研究进展

钢筋混凝土板的抗火性能研究进展摘要:钢筋混凝土是目前实际工程中应用最广泛的建筑材料,发生火灾时钢筋混凝土板起着重要作用,除自身受到高温作用外,还要防止火势蔓延和结构倒塌,其抗火性能对结构的安全度及稳定性有很大的影响,因此研究钢筋混凝土结构的抗火性能是十分必要的。

本文从钢筋混凝土板和梁的抗火性能两个方面进行综述,并对其进一步研究做了展望。

关键词:钢筋混凝土;板;抗火性能近年来建筑防火设计规范仅对构件的耐火极限提出了某些规定,但对钢筋混凝土结构在火灾下的抗火设计很少提及,致使目前的结构防火设计停滞于单个构件的耐火极限和处方式设计[1]。

这些基于试验的“处方式”设计方法只是简单、直观的表述,此类方法便于应用,但是多数缺乏合理、完善的解释,没能从根本上考虑高温作用下混凝土和钢筋材料性能的劣化,对于结构构件在火灾下的实际受力及约束条件等也不能准确的模拟,缺少理论基础,而且现行规范这些“处方式”的规定中,有些条文偏于保守造成实际的浪费、有些条文又失之于安全造成损失,不能满足结构的抗火设计要求[2]。

因此研究钢筋混凝土材料的高温性能和结构的抗火性能,通过抗火设计来提高建筑结构的抗火能力具有十分重要的意义。

1 火灾下普通钢筋混凝土板的试验研究现状1.1 国外研究现状国外对钢筋混凝土结构及构件的抗火性能研究进行得比较早,早在1922年Lea和Stradling就在这方面发表了研究成果[3]。

美国于1960年通过抗火试验研究了水平约束力对钢筋混凝土板的抗火性能的影响,试验结果表明,水平约束力能够提高预应力混凝土板和钢筋混凝土板的抗火性能。

2000年Bailey对14块预应力混凝土单向板进行了抗火实验研究[4],板的边界条件为简支,没有水平约束,试验从板的厚度、混凝土类型和板底的保护等几方面进行了研究,指出火灾下板的跨中位移主要由弯曲应力控制。

英国火灾试验场在Regens Park建成,该实验室可以进行各种构件的抗火性能验和材料性能试验研究,目前,英国拥有世界上最先进的建筑火灾实验室,可以对达十层的钢结构进足尺抗火性能试验。

探究火灾时钢筋混凝土结构可靠性评估

探究火灾时钢筋混凝土结构可靠性评估

探究火灾时钢筋混凝土结构可靠性评估在各类工用民用建筑中,混凝土结构和钢结构占有非常大的比重。

但经过火灾时,高温场的作用后,钢筋混凝上构件发生十分严重的的材料性能的劣化,构件内部的内力将重分布,使结构的承载性能迅速削弱,并产生明显的结构变形,会危及结构的整体稳定性,导致结构发生局部损坏甚至造成整体倒塌。

工用建筑中,钢结构以其强度高、重量轻、抗震性能好等优势在工程中得到了广泛应用。

又由于钢材在400℃时屈服强度将急剧下降,只能达到在室温下的一半,当温度达到约600℃时,钢结构基本丧失全部的力学性能。

因此,钢结构建筑面临的最大问题就是火灾影响。

例如:2001年“911”恐怖袭击,恐怖分子劫持民航飞机撞击世贸双塔楼,爆炸造成世贸中心承重钢结构的防火保护层脱落,随后的火灾使钢结构的力学强度性能大幅削减,导致着火楼层柱群失稳,造成了导致世贸中心坍塌的惨剧,在这次灾难中共有3000多人死亡或失踪。

因此,研究建筑结构的抗火性能,在火灾发生后减损,减少伤亡也是我们应该关注的研究内容。

研究建筑结构抗火强度的传统方法,通常根据首先确定结构的力学模型来对结构进行抗火分析。

又由于建筑结构在其设计、施工和使用过程中比如存在的不确定性,传统方法对其中定性分析得到的安全度不能给予更加明确的定量的解释。

其中安全系数的取值,根据工程事故的发生率的随时进行调整,这是以很多的材料浪费和潜在的巨大损失为代价的。

因此,用客观的理性的评估方法来替代主观的定性的评估方法是建筑技术的发展要求。

按照《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068一2001)中的规定,结构构件的可靠性应该包括安全性、适用性和耐久性。

一般情况下这三者是相互关联的,结构的可靠性是可以通过以上的这些可靠性指标来进行定量的分析。

尽管现行的结构可靠性设计统一标准及有关规范己包含结构耐久性的概念,但在结构设计中并未考虑一些由于突发的偶然事件造成结构性能发生的变化,影响结构的安全性。

钢筋混凝土房屋结构的抗火性能研究与防火设计

钢筋混凝土房屋结构的抗火性能研究与防火设计

钢筋混凝土房屋结构的抗火性能研究与防火设计钢筋混凝土房屋结构在现代建筑中得到了广泛应用,它们具有良好的抗震性能、强度高、耐久性强等优点。

然而,在火灾发生时,钢筋混凝土结构的抗火性能显得尤为重要。

因此,对钢筋混凝土房屋结构的抗火性能进行研究并进行相应的防火设计,不仅可以保护人们的生命和财产安全,也是建设更安全可靠的建筑的关键。

首先,钢筋混凝土材料的耐火性能是影响整体结构抗火性能的重要因素。

正常混凝土在高温环境下会发生脱水反应,失去保护层后会直接影响结构的稳定性。

因此,在进行防火设计时,需要选择具有较高耐火性能的混凝土材料,并在结构中设置保护层来延缓混凝土的脱水和破坏。

其次,钢筋混凝土结构的抗火性能还与构件的尺寸、形状以及连接方式等因素有关。

大致来说,较大的构件尺寸和较复杂的形状会导致面积较大的耐火保护层,从而提高整体结构的抗火性能。

此外,在连接处增加防火封闭材料,如防火涂料或防火胶带等,可以有效减少火焰和热量的传导。

另外,火灾发生时,钢筋混凝土结构的抗火性能还与构件的火灾时的荷载情况有关。

在火灾时,结构构件可能会受到较大的温度变化和荷载增加,因此需要对结构构件进行合理的荷载设计和强度计算。

此外,要确保设计时采用足够的预留强度,以防止结构在火灾后发生失效。

针对以上要求,下面将介绍一些常见的钢筋混凝土结构的防火设计方法和措施。

首先,钢筋混凝土结构常采用防火涂料来进行防火处理。

防火涂料可在钢筋混凝土结构表面形成一层耐高温的保护层,能够有效地延缓结构的升温速度,延长结构在火灾情况下的承载时间。

在选择防火涂料时,需要考虑其耐火等级、导热系数和使用寿命等因素。

其次,钢筋混凝土结构还可以采用防火板进行防火处理。

防火板是一种具有较高防火性能的板材,可通过固定在结构表面形成一道防火屏障,起到阻隔火焰和热量的作用。

在选择防火板时,需要考虑其耐火等级、尺寸和固定方式等因素。

此外,钢筋混凝土结构还可以在构件的火灾面设置防火墙。

钢筋混凝土L形柱抗火性能的影响因素研究

钢筋混凝土L形柱抗火性能的影响因素研究
少 。本文 在 已有 研究 成 果 的 基 础上 , 钢 筋 混 凝 土 等 肢 L形 截 面 对
另外 , 随着荷载 比( 即高温下 L形 柱在荷载作用 点处实 际所 向荷载和弯矩联合作用 , 则可用一竖向荷载等效 ) 增加 , L形柱 的 抗火性能迅速降低。严格控制荷载 比是提高 L形柱 抗火性能 的
关 键 词 : 筋混 凝 土 柱 , 截 面 , 火 性 能 , 响 因素 钢 L形 抗 影
中 图分 类 号 :U3 5 T 7 文献 标 识 码 : A
钢筋 混 凝 土 异形 柱 结 构具 有 建 筑 功 能 灵 活 、 内不 显 现 柱 棱 室
且可增加室内有效使 用面积 、 结构造价较 低等优点 , 近年 来在实
起柱截面 上各点强度的不均匀分布 , 柱的强度中心不再与几何 中 能 影 响 不 大 。 配筋率对 轴压柱 的抗火性能影响不大 , 但随着荷载偏心率 的 心 重 合 , 是 偏 向强 度 损 伤小 的 区 域 。 若 忽 略 钢 筋 的影 响 , 温 而 常 增 加 , 筋 率 对 L形 柱 抗 火 性 能 的影 响 却 越 来 越 明 显 。 在荷 载 偏 配 下 L形柱处于轴压状态 , 高温下则处于偏压状态。这对高温下柱 子 的 受 力性 能 是 不 利 的 。
有 效 措施 。
柱( 以下简称 L形柱 ) 火灾高温下抗火性 能的影响 因素作一概 承受的竖向荷载与其相 应的 常温极限承载 力之比。若柱端受竖 在 述, 希望能为今后 的抗火研究提供参考。
1 L形柱抗火性 能的影 响因素
1 1 L形柱 的高温 火场 .
温度 对 于 混凝 土 柱 在 高 温 下 的 抗 火 性 能 影 响 十 分 明 显 。首
文献 [ ] 给 出了四面受 火时 L形柱截 面在不 同时 刻下 的 3还 M 包 络 图 。从 包 络 图 中 可 以 看 出 : ) 于 不 同荷 载 角 , 柱 1对 L形

钢筋混凝土结构抗火性能试验研究现状及存在的问题

钢筋混凝土结构抗火性能试验研究现状及存在的问题
第 1 9卷 第 1 期
2010年 1 月




Vo . 9 No 1 11 , . J n 20 10 a .
FI RE AFETY CI S S ENCE
文 章编 号 :0 45 0 ( 0 0 一0 11 10 — 3 9 2 1 )0 0 —0
钢 筋 混 凝 土 结构 抗 火 性 能试 验 研 究 现 状及 存 在 的 问题
及解决方法。这些问题有 的是 关于试验标 准和方法认识上存在 一定争议 的, 有些是 实验 室和真 实情 况的不一致造 成的 , 有些是 目前技术水平限制所产生的 , 些是 目前试验领域缺乏研 究或还没有认 识到 需要研 究的 问题 , 有 讨论 了

些 有 价值 的 建议 和 研 究 方 向 , 今 后 混 凝 土 结 构 抗 火 性 能 试 验 有 借 鉴 意 义 。 对
关键词 : 凝土 ; 灾; 混 火 高温 ; 验 ; 火 ; 试 抗 问题 中 图分 类 号 :T 7. U3 5 3 文献标识码 : A
0 引言
结 构抗 火 性 能研 究 主要 有 三种 方 法 , 即理论 分
合笔 者在 火灾试 验 中的一 些经验 教训 和发 现 的一 些 问题 , 进行 了详 细 的分 析 和讨论 , 为混凝 土 结构抗 火 性 能试 验研 究提 供一定 的借 鉴作 用 。
收 稿 日期 :0 91—0 修 改 日期 :0 00—5 20 —11 ; 2 1— 10
性模 量 、 轴应 力 一应 变 关 系 、 变 、 驰提 出 了计 单 蠕 松
基 金项 目: 国家” 十五 ” 科技攻关项 目城市公共安全综合试点 (0 1 A8 3 0 ) 2 0B 0 B 4

钢管混凝土柱抗火性能研究_韩金生

钢管混凝土柱抗火性能研究_韩金生

1. 2 主要的试验结果及分析 1. 2. 1 试件截面升温 试件 A3、 A 4的钢管表面实测温度与平 均炉温的 对比如图 4所 示, 可见 钢管 表 面的 升温 与炉 内 升温 规律相似, 只 是开 始阶 段钢 管 表面 的温 度与 炉 温相 比较低, 但随 着受 火时 间的 增 长钢 管表 面的 温 度越 来越接近于炉内火场温度。
摘要: 对没有防火保护的钢管混凝土柱的抗火性能及其分析方法进行研究。通过没有防火保护的配筋钢管混凝土柱的火灾 试验, 研究了配筋钢管混凝土柱的火灾行为、 截面温度场、 变形和耐火极限, 试验结果表明配筋可以显著提高钢管混凝土柱的 耐火极限。探讨了配筋钢管混凝土柱抗火性能的数值模拟方法, 在数值模拟中考虑了水分、 接触热阻和高温瞬态热应变的影 响, 通过与试验结果的对比表明数值方法可以较好地计算柱的变形和耐火极限, 并且能够满足工程应用的精度要求。最后在 数值计算结果和试验结果的基础上, 给出了配筋钢管混凝土柱截面温度场和耐火极限的简化计算方法, 以方便实用。 关键词: 配筋钢管混凝土柱; 试验; 数值模拟; 简化计算方法; 耐火极限 中图分类号: TU 398 TU 352. 5 文献标志码: A
[1 -2]
1 火灾试验研究
1. 1 试验概况 试件共有 1个钢管素混凝土柱和 3个配筋钢管混 凝土柱以及 1 个测温用短柱 B1 。试件两端焊接 20mm 厚的端承板, 并在钢管两端各留两个排汽孔。试件详图 如图 1所示。短柱 B1的 K 型热电偶布置及编号如图 2 所示, 所有试件的详细情况列于表 1中。
基金项目: 国家 / 十一五 0科技支撑计划重点项目 / 大型及重要建筑安全监测预警集成技术研究与示范 0 ( 2006BA J13B03) 。 作者简介: 韩金生 ( 1978) ), 男, 山东潍坊人, 工学博士, 讲师。 E-ma i:l h jsheng2008 @ 163 . com 收稿日期: 2009 年 6月

耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析

耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析

耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析耐火钢材(Fire-resisting steel)是一种具有特殊抗高温性能的钢材,其抗火性能在高温条件下能够保持一定时间内不燃烧,并且能够提供结构稳定性。

耐火钢材的抗火性能主要取决于其材料特性和设计参数。

一般情况下,耐火钢材的抗火性能可以通过以下几个方面进行分析。

首先,耐火钢材的抗火性能与其材料特性有关。

耐火钢材通常具有较高的熔点和热传导性能,这使得其能够在高温条件下保持相对稳定的性能。

此外,耐火钢材的化学成分和晶体结构也会影响其抗火性能。

常见的耐火钢材种类包括耐火不锈钢和耐火合金钢等。

其次,耐火钢材在结构设计中的参数也会对其抗火性能产生影响。

例如,柱子的断面形状、尺寸和钢管混凝土层的厚度等参数都会影响其在火灾情况下的抗火能力。

一般来说,较大直径和较厚的钢管混凝土层可以提高柱子的抗火能力。

针对耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析,可以从以下几个方面入手。

首先,需要对耐火钢材的材料特性进行研究和测试。

通过拿取一定数量的样本进行高温实验,研究其在高温条件下的性能变化情况。

这包括对材料的熔点、热传导性能、化学成分和晶体结构等进行分析。

其次,需要进行柱子的抗火设计。

根据建筑设计要求和安全标准,确定柱子的断面形状、尺寸和钢管混凝土层的厚度等参数。

根据这些参数,使用热力学计算方法模拟柱子在火灾条件下的温度变化情况,并评估其结构稳定性。

最后,需要进行抗火性能测试和模拟分析。

通过在实验室中对柱子进行火灾试验,观察其在一定时间内的抗火能力。

同时,使用计算机模拟软件进行数值模拟分析,模拟柱子在不同火灾条件下的温度分布和变形情况。

在实际应用中,还可以通过对耐火钢材的表面进行特殊处理,如涂覆防火涂料或包覆耐火材料,来提高其抗火性能。

此外,还可以研究开发新型的耐火钢材,以提高其抗火性能和工程应用范围。

总之,耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能是一个较为复杂的问题,需要综合考虑材料特性和结构设计参数。

钢筋砼结构抗火性能研究现状与展望

钢筋砼结构抗火性能研究现状与展望
文 章 编 号 :0 9 0 9 20 )4 3 5 5 1 0 —0 2 ( 0 7 O ~0 7 一O
1 引 言
火 灾 产 生 的高 温 可使 建 筑结 构 严 重 破 坏 甚 至 倒
塌。 调查 结果 显示 , 9 0年 至今 , 从1 7 全世界 至少 有2 幢 5
4层 以上 的建 筑在 火灾 中整体 倒塌 , 中 9 2 层 的 4 其 - 0 幢 , 1 以上 的6幢 。 0 3 l 月 3日, 2层 20 年 1 湖南 省衡 阳市
增 加底 面砼保 护层 厚度 , 能提 高构件 的耐 火性 能 , 但过
多地 增大 保 护层 厚度 并 不适 宜 , 向砼 保 护层 厚 度增 侧 加对 抗 火性 能基本无 影 响 。 () 4 增加 受火 面纵 向受拉钢 筋率 , 能提 高构件 的抗
火 能力 , Ⅱ级钢筋 比配 I 配 级钢 筋 的耐火 性能要 好 。 () 5 高温 下简支 梁 的强度 、 变形 以及极 限温 度与荷 载一 温度 密切 相关 , 先加 载与先 升温相 差很 大 。 载升 恒
小 , 坏时跨 中挠 度逐 渐增大 。 破 () 3 受拉 钢 筋在 底 部 、 两 侧 和三 面 受火 的 构 件 , 粱
关 键 词 : 筋砼 ; 火 性 能 ;温度 场 ;构件 承 载 力 钢 抗
中 图分 类 号 : 2 , X9 4 TU3 2 5 TU3 5 文 献 标 识 码 : 5. , 7 A
2 钢筋砼 结构抗 火性 能试 验 研究
( ) 用荷 载大 于极 限荷载 的5 时 , 3作 0/ 钢筋 砼简 支 9 6
梁 的抗火 能力会 急剧 降低 。
2 2 压 弯构件 抗火 试验 .
钢筋 砼 压弯 构 件在 高 温下 的受 力 、 形 性 能很 复 变 杂, 与常温 下 的特点迥 然不 同 。其 主要 原 因 : ( ) 温度 作用 下 , 1在 钢筋 和砼 的材料性 能发 生很大 变化 , 一般 是强 度降低 、 变形 增大 , 对结 构 性能不 利 。

火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力研究

火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力研究

火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力研究一、研究背景火灾是建筑物安全的重要威胁之一。

当火灾发生时,钢筋混凝土结构的热应力会导致结构性能的退化,从而影响其极限承载力。

因此,研究火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究方法本研究采用数值模拟方法,通过ANSYS软件进行模拟分析,分析火灾对钢筋混凝土柱极限承载力的影响,并对模拟结果进行验证。

三、研究内容1. 钢筋混凝土柱的结构特点钢筋混凝土柱是由混凝土和钢筋构成的,具有强度高、刚度大、耐久性好等特点。

其截面形状多为圆形、方形或矩形,常用于建筑物的支撑结构。

2. 火灾下钢筋混凝土柱的受力分析在火灾发生时,钢筋混凝土柱的受力状态会发生变化。

其热应力会导致混凝土的强度和刚度降低,同时钢筋的强度也会受到影响。

因此,钢筋混凝土柱在火灾下的极限承载力会发生变化。

3. 数值模拟分析本研究采用ANSYS软件进行数值模拟分析,通过建立钢筋混凝土柱的有限元模型,模拟火灾下钢筋混凝土柱的受力状态,并分析其极限承载力的变化规律。

4. 结果分析通过数值模拟分析,本研究得出了火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力与火灾温度、钢筋直径、混凝土强度等因素的关系。

结果表明,随着火灾温度的升高,钢筋混凝土柱的极限承载力不断下降;钢筋直径的增加可以提高钢筋混凝土柱的极限承载力;混凝土强度的提高可以提高钢筋混凝土柱的极限承载力。

5. 结论本研究通过数值模拟分析,深入研究了火灾下钢筋混凝土柱的极限承载力,并得出了其与火灾温度、钢筋直径、混凝土强度等因素的关系。

研究结果对于建筑物的防火设计提供了理论依据和实践指导。

四、研究前景钢筋混凝土结构是现代建筑中广泛使用的结构形式之一。

随着建筑物的不断发展,火灾防护问题越来越受到人们的重视。

因此,对于火灾下钢筋混凝土结构的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

未来,可以通过实验和数值模拟相结合的方法,深入研究火灾下钢筋混凝土结构的极限承载力,为建筑物的防火设计提供更加科学的依据。

钢筋混凝土梁的抗火性能及防火材料研发

钢筋混凝土梁的抗火性能及防火材料研发

钢筋混凝土梁的抗火性能及防火材料研发摘要:钢筋混凝土梁作为建筑结构中承担重要荷载的构件之一,在火灾发生时需要具备一定的抗火性能,以保证建筑的结构安全。

本文旨在探讨钢筋混凝土梁的抗火性能及现有防火材料的研发。

首先介绍了钢筋混凝土梁的组成和结构特点,其次分析了梁在不同温度下的性能变化,并探讨影响梁抗火性能的因素。

随后,说明了目前常用的防火材料及其优缺点,并提出了未来防火材料研发的发展方向。

最后,总结了本文的主要观点并展望了钢筋混凝土梁抗火性能及防火材料研发的未来。

1. 引言钢筋混凝土梁作为建筑结构的重要组成部分之一,在火灾发生时需要具备一定的抗火性能,以维持建筑结构的稳定性和安全性。

因此,研究钢筋混凝土梁的抗火性能及防火材料的研发已成为建筑工程领域的一个重要课题。

2. 钢筋混凝土梁的组成和结构特点钢筋混凝土梁由混凝土和钢筋构成,混凝土为梁提供压力强度,而钢筋则提供拉力强度。

梁的结构特点包括梁底板、梁侧面和梁顶板。

梁底板可承受压应力,梁侧面则具有抗剪能力,梁顶板则贡献一定的受拉能力。

3. 梁在不同温度下的性能变化在火灾发生时,梁所承受的高温环境会对其性能产生影响。

随着温度升高,梁的强度逐渐降低,出现裂缝,并最终导致崩溃。

因此,在建筑设计中需要考虑梁在火灾条件下的性能变化以及如何提高其抗火性能。

4. 影响梁抗火性能的因素梁的抗火性能受多个因素的影响,包括梁的几何形状、材料性质、厚度和受力状况等。

几何形状的因素包括截面形状和跨度长度,影响梁的热传导和承载能力。

材料性质涉及混凝土和钢筋的类型、抗火性能以及耐高温性能。

厚度是指梁的保护层厚度,它可以提高梁的绝缘性能和保护作用。

受力状况指梁在火灾过程中的受力情况,包括抗弯强度、抗剪强度和抗拉强度等。

5. 现有防火材料目前,常用的防火材料包括耐火砖、耐火混凝土、耐火喷涂材料和耐火涂料等。

耐火砖由于其独特的结构和化学成分,在高温下具备良好的抗火性能。

耐火混凝土通过添加抗火材料提高了其耐高温性能。

标准火灾下轴压型钢混凝土柱抗火性能研究

标准火灾下轴压型钢混凝土柱抗火性能研究
第 2 3卷
2 0年 9月 01
第 3期
苏 州科 技 学 院学报 ( 程 技术 版 ) 工
V 1 2 o. 3
N . o3
J u a fS z o iest fS in ea d T c n lg ( gn eiga dT c n lg ) o r l u h u Unv ri o ce c n e h oo y En ie rn n e h oo n o y y
的 比值 ) 。混凝 土的抗压 强度经测 试为 3 .7M a 钢材 的力学性 能见 表 1 96 P , 。
表 1 钢材 的力 学 性 能
【 收稿 日期】 0 0 0 — 9 2 1— 3 2
[ 金 项 目】 基 国家 自然科 学 基 金 项 目(0 0 02 ; 州科 技 学 院研 究 生 科 研 创 新 计划 资 助 项 目(0 9 0 — 4 5 78 6 )苏 20—62 )
84标 准 升温 曲 线 。 量 了试 件 内部 的温 度 场 和试 件 轴 向位 移 随 时 问 的变 化 曲 线 , 3 测 了解 了试 件 的破 坏 过 程 。 验 结果 试 表 明 : 凝土 爆裂 对 截 面温 度 场 分 布 、 件 变形 和 耐火 极 限 有 较 大 的影 响 ; 面 温 度 场 分 布基 本 对 称 , 混 构 截 温度 沿构 件纵
压 S C柱耐火极 限试验情 况 。 R
1 试 验 概 况
11 试 件 设 计 与 制 作 .
型钢 混凝土柱 高 38 0mm, 1 截面为 3 0m 3 0m 的方形截 面 , 0 mx 0 m 试件 内配 H 7 x 7 x .x W15 15 75 l 1的热轧
宽翼 缘型 钢 , 钢骨 的混凝 土保 护层 厚度 为 6 . m 钢筋 的 混凝 土保 护层 厚 度 为 3 m。型 钢采 用 Q 3 2 m, 5 0m 2 5钢

钢筋混凝土结构抗火研究进展与趋势

钢筋混凝土结构抗火研究进展与趋势

筋 混凝土 结构 抗火性 能 的研究 成果 体现 在 以下 4个 方 面 :① 建筑 火 灾 发 展 过 程 研 究 ;② 钢 筋 混 凝 土 结 构在火 灾 中 的行 为研 究 ;③ 钢 筋 混 凝 土 结 构 抗 火设 计方 法 的研 究 ;④ 火 灾 后 钢 筋 混 凝 土 结 构 的
文献 的基础上 ,从 建筑火灾 发展过程研究 、钢 筋混凝土 结构在火 灾 中的行为研究 、钢 筋混凝 土结构抗 火设计 方
法的研究 、火灾后钢筋混凝土结构的损伤评估 和加 固方法 的研究等 4个方 面对钢筋混 凝土结 构抗火研 究进行 了
论述 ;总结 了目前 国内外钢筋混凝土结构抗火研究 的主要进展及成果 ;指 出了结构抗火 研究 尚存在 的一些 问题 ; 最后 ,对结构抗火研究趋势进行 了展望 。
响 一 。 由此 可见 ,研 究 钢筋 混凝 土结 构 的抗 火性 能 十分必 要 和迫切 。
灾造 成 的 经 济损 失 仅 次 于 干 旱 和 洪 涝 ,而 发 生 的 频 度 则 位 居 各 种 灾 种 之 首 J 。据 统 计 资 料 ,在 18 99—19 9 1年 3年 间 ,美 国 因火 灾造 成 的直 接 经 济损 失 分 别 为 9 2亿 美 元 、8 2亿 美 元 和 10亿 美 0 元 。我 国 的火 灾 次 数 和 损 失 也 是 相 当严 重 的。 统 计 资料 表 明 ,我 国每 年 火 灾 造 成 的 经 济 损 失 :2 0 世纪5 0年代 平均 为 0 5亿 元 ,6 代为 15亿 元 , . 0年 . 7 代为 2 5亿 元 ,8 0年 。 0年 代 为 32亿 元 ,9 . 0年 代 以后 ,火 灾 造 成 的直 接 财 产 损 失 上 升 到 年 均 十几 亿 元 ,年 均 死 亡 200多 人 。20 0 0 1年 9月 1 1日,

钢-混凝土组合结构的抗火性能研究进展

钢-混凝土组合结构的抗火性能研究进展

f ue ntef rma a so o p ses c rsclm sf o s msjit a dtew oes utrs F r e- o sso u i pr f m oi t t e:ou n ,ors t , ns n hl t cue. ut r c h o n t c t r u u l ye o h r h
mo e t e f tr e e r h o r -e itn e o o o i t cu e ss g e t d r ,h u u e r s a c n f e r ss c fc mp s esr t r s i u g se . i a t u
Ke r s f er ssa c p o rs n r s a c se lc n r t o o i t cu e ; o c ee f ld t b l r o u s c m- y wo d : r e i n e; r ge si e e r h;te ・ o c ee c mp s e sr t r s c n rt ・ l u u a l mn ; o - i t - t u - e i c
De eo m e tAd a c so h s a c n FieRe it n e o v lp n v n e ft e Re e r h o r - ssa c f S e lCo c e e Co t e- n r t mp st tu t r s o i S r cu e e
11 钢 管 混 凝 土 柱 的 抗 火研 究 .
挥 了钢 和混凝 土两 种材料 的性能 而广泛应 用 于 高层 、 超高层 建筑和一些 工业建筑 。随着建筑高
psefo s m; it oi or yt j n tl s e o s

耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析

耐火钢材钢管混凝土柱的抗火性能分析

耐火钢-钢管混凝土柱的抗火性能分析* 摘要:迄今为止,国内学者研究较多的是普通钢管混凝土柱的耐火性能,而对耐火钢-钢管混凝土柱的抗火性能研究报道较少。

通过利用ANYSY有限元软件对普通圆钢管混凝土柱在火灾升温曲线下温度场的模拟,采用数值计算方法求解普通圆钢管混凝土柱耐火极限,与试验结果吻合很好。

将普通钢管替换为耐火钢,研究耐火圆钢管混凝土柱耐火极限,并与普通圆钢管混凝土柱对比,发现在一定受火时间内耐火圆钢管混凝土柱耐火极限明显提高。

关键词:钢管混凝土柱;耐火钢;温度场;耐火极限;数值方法火灾极具毁灭性,且其发生频度居各灾害之首,寻求抗火能力强的房屋结构日趋重要。

钢管混凝土结构介于钢结构和钢筋混凝土结构之间,利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互制约,可弥补两种材料各自的缺陷,充分发挥两者的优点。

钢材的强度和刚度对温度极为敏感,随着温度的升高发生很大变化,普通建筑用钢在350 ℃以上高温时屈服强度迅速下降到其室温屈服强度的2/3以下。

耐火钢通过添加特定的合金元素,能够在高温下的一定时间内保持较高的强度水平,从而增加了建筑物抵抗火灾的能力,提高了建筑物的安全性。

耐火钢的室温力学性能及其他物理指标均能满足普通建筑用钢标准的要求,且600 ℃时的屈服强度高于室温强度指标的2/3,同时耐火钢的弹性模量在700 ℃以下仍保持室温时的75% 以上。

国外最早T T Lie等曾做过普通圆钢管混凝土柱的耐火极限试验,得到模拟火灾作用下的温度场和耐火极限[1-3];日本新日铁公司开发了SM490-FR耐火钢,并进行该钢种的高温材性试验[5]。

国内李国强在文献[5]试验数据基础上,进行了影响耐火钢构件耐火极限的大量参数分析,并提出估算耐火钢构件耐火极限实用计算方法[6];韩林海曾进行钢管混凝土柱耐火极限试验,并分析多个参数对其耐火极限的影响[7]。

查阅文献发现,目前国内没有学者对耐火钢管混凝土柱做过研究,因此,笔者尝试研究其耐火性能,验证其能否提高建筑抗火水平。

钢筋混凝土柱的抗火性能研究进展

钢筋混凝土柱的抗火性能研究进展

钢筋混凝土柱的抗火性能研究进展摘要:钢筋混凝土是目前实际工程中应用最广泛的建筑材料,发生火灾时钢筋混凝土柱起着重要作用,在钢筋混凝土结构中,柱子作为竖向受力构件,一旦发生破坏,建筑物会发生连续性破坏。

因此对钢筋混凝土柱结构抗火性能研究是十分必要的。

本文从钢筋混凝土柱的抗火性能进行综述,并对其进一步研究做了展望。

关键词:钢筋混凝土;柱;抗火性能引言目前, 多数国家规范中采用“耐火等级”的设计概念进行防火设计。

我国现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》基本上是用指令性形式给出的,规范对建筑物的耐火等级和使用性质、内部消防设施的要求逐条做出规定,而对其火灾时的结构行为等则不予关注。

钢筋混凝土柱是最重要的承受竖向荷载构件,火灾下的高温对柱的影响是钢筋混凝土柱设计需重点考虑的因素之一,柱火灾下的力学性能对整个结构的火灾安全影响巨大,通过对钢筋混凝土柱火灾下的力学性能进行研究,可以对钢筋混凝土柱的抗火设计起到积极的指导作用。

1火灾下普通钢筋混凝土柱的试验研究现状1.1 国外研究现状国外开展对钢筋混凝土结构及构件的抗火性能研究比较早, 1980年始,通过将不同物质抗火特性进行整体研究过后,全世界特别是发达国家很多研究人员便开展有关混凝土柱高温特性试验和理论研究。

1986年,Hass教授使用德国Brunswick科技大学火灾实验炉进行了共计39根钢筋混凝土柱抗火性能试验,研究了柱的耐火极限。

1988年,Lie教授使用加拿大国家研究中心火灾实验炉开展共计21根钢筋混凝土柱高温试验,分析了柱的耐火性能。

1996年,Dotreppe教授于比利时Gent大学开展了共计16根钢筋混凝土柱抗火性能试验,同期Franssen教授于比利时开展了5根钢筋混凝土柱的抗火性能试验,共同研究了柱的耐火极限。

以上试验结果对钢筋混凝土柱高温性能理论研究作了铺垫。

1982年,Forsén教授于瑞典研发了可以对钢筋混凝土平面框架和构件抗火性能进行有限元计算的软件CONFIRE。

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钢筋混凝土柱的抗火性能研究进展
发表时间:2018-12-18T15:02:36.317Z 来源:《基层建设》2018年第32期作者:徐翔宇1 杨志年2 [导读] 摘要:钢筋混凝土是目前实际工程中应用最广泛的建筑材料,发生火灾时钢筋混凝土柱起着重要作用,在钢筋混凝土结构中,柱子作为竖向受力构件,一旦发生破坏,建筑物会发生连续性破坏。

1.华北理工大学以升创新教育基地河北唐山 063210;
2.华北理工大学建筑工程学院河北唐山 063210 摘要:钢筋混凝土是目前实际工程中应用最广泛的建筑材料,发生火灾时钢筋混凝土柱起着重要作用,在钢筋混凝土结构中,柱子作为竖向受力构件,一旦发生破坏,建筑物会发生连续性破坏。

因此对钢筋混凝土柱结构抗火性能研究是十分必要的。

本文从钢筋混凝土柱的抗火性能进行综述,并对其进一步研究做了展望。

关键词:钢筋混凝土;柱;抗火性能
引言
目前, 多数国家规范中采用“耐火等级”的设计概念进行防火设计。

我国现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》基本上是用指令性形式给出的,规范对建筑物的耐火等级和使用性质、内部消防设施的要求逐条做出规定,而对其火灾时的结构行为等则不予关注。

钢筋混凝土柱是最重要的承受竖向荷载构件,火灾下的高温对柱的影响是钢筋混凝土柱设计需重点考虑的因素之一,柱火灾下的力学性能对整个结构的火灾安全影响巨大,通过对钢筋混凝土柱火灾下的力学性能进行研究,可以对钢筋混凝土柱的抗火设计起到积极的指导作用。

1火灾下普通钢筋混凝土柱的试验研究现状
1.1 国外研究现状
国外开展对钢筋混凝土结构及构件的抗火性能研究比较早, 1980年始,通过将不同物质抗火特性进行整体研究过后,全世界特别是发达国家很多研究人员便开展有关混凝土柱高温特性试验和理论研究。

1986年,Hass教授使用德国Brunswick科技大学火灾实验炉进行了共计39根钢筋混凝土柱抗火性能试验,研究了柱的耐火极限。

1988年,Lie教授使用加拿大国家研究中心火灾实验炉开展共计21根钢筋混凝土柱高温试验,分析了柱的耐火性能。

1996年,Dotreppe教授于比利时Gent大学开展了共计16根钢筋混凝土柱抗火性能试验,同期Franssen教授于比利时开展了5根钢筋混凝土柱的抗火性能试验,共同研究了柱的耐火极限。

以上试验结果对钢筋混凝土柱高温性能理论研究作了铺垫。

1982年,Forsén教授于瑞典研发了可以对钢筋混凝土平面框架和构件抗火性能进行有限元计算的软件CONFIRE。

这个软件应用于SUPER-TEMPCALC对温度场的分析,能够研究给定荷载下柱耐火极限、挠度和不同截面处应力、应变差异性。

1991年,Lie使用数值模拟研究钢筋混凝土柱耐火极限和极限承载力关系。

分析结论同试验效果刚好对应。

Lie使用差分法计算某段高温作用之后柱截面温度场,并由平截面假定,变化柱中间截面轴向应变和曲率,从而得出混凝土、钢筋应力应变,之后由混凝土和钢筋高温本构关系,得出截面轴力、弯矩,进而由柱截面曲率三角形分布规律,得到某段火灾过程后柱极限承载力实际值。

比利时Liège大学2000年研发出对钢、混凝土和钢-混凝土组合结构进行抗火性能分析程序SAFIR,所有难以实现的单元和材料模型在SAFIR中均能够模拟出来。

因此SAFIR具备通用性,能够研究常温和高温作用多维结构,并且结果真实性与其他试验结果符合。

直到现在某些国家科研工作仍旧通过SAFIR计算钢筋混凝土柱抗火性能。

1.2国内研究现状
近年来,国内很多研究部门对钢筋混凝土柱高温下的力学性能进行了一系列研究,取得许多有意义的成果。

苏南使用ASTME119标准火焰对混凝土柱进行抗火测试[1]。

结果表明在骨料种类、端点约束、混凝土强度、配筋率、相对湿度和截面尺寸等不同因素的影响下,轴心荷载柱的抗火时数至少3小时。

而且即使只增加截面的一边尺寸或以碳酸岩骨料代替硅质骨料的混凝土,均能大幅提高轴心荷载混凝土柱的抗火性能。

时旭东对混凝土柱不同温度试验做了分析。

高温作用下构件内部出现不均匀温度场,引起截面上强度不均匀分布,故截面上材料强度中心不会与几何中心重合。

按几何中心加载的轴压构件实际上处于偏压状态,常温下的轴压柱实际已处于偏压状态。

哈尔滨工业大学查晓雄教授对钢筋混凝土柱进行了数值模拟,研究标准升温曲线下钢筋混凝土柱高温作用过程中温度应力同时间关系,并对全过程进行动态分析[2]。

另外,国内科研人员对异形柱进行了很多试验和理论探索,主要对异形柱抗火性能和耐火极限作了全面分析和研究。

包括轴压比、受火方式等对火灾时不同截面形状钢筋混凝土柱影响,研究结论显示钢筋混凝土方形柱耐火性能比异形柱优越,轴压比相对于其他因素对异形柱耐火极限影响更严重。

2评价与结论
钢筋混凝土柱是最重要的承受竖向荷载构件,不仅在多层建筑、高层建筑,甚至在超高层建筑中被普遍应用;同时其既适用于钢筋混凝土结构也适用于钢结构和钢-混凝土组合结构,是应用最为广泛的构件之一。

钢筋混凝土柱作为建筑结构的竖向结构体系,在保证建筑结构的承载力和结构的整体刚度方面具有重要作用[3]。

钢筋混凝土柱的设计要考虑很多环境因素以及灾害的影响,如腐蚀、恶劣的温度条件以及火灾等,火灾下的高温对柱的影响是钢筋混凝土柱设计需重点考虑的因素之一,柱高温下的力学性能对整个结构的火灾安全影响巨大。

参考文献
[1]苏南. 钢筋混凝土柱的抗火性能[J]. 土木工程学报, 1992(6):25-36.[2]蒋剑锋.平面预应力索拱结构的性能分析和优化设计 [D]:[硕士学位论文].南京:东南大学,2003.
[2]肖建庄, 王平, 朱伯龙. 我国钢筋混凝土材料抗火性能研究回顾与分析[J]. 建筑材料学报, 2003, 6(2):182-189.
[3]苏娟. 钢筋混凝土柱的抗火性能研究[D]. 哈尔滨工程大学, 2006.
作者简介
徐翔宇(1997-),男,本科生。

杨志年(1983-),男,工学博士,副教授,主要从事建筑结构抗火研究。

基金项目
河北省高等学校青年拔尖人才计划项目(BJ2018008);大学生创新计划项目(X2018375)。

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