钢框架在火灾作用下坍塌机理的数值分析

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作者 揭智渊 黄群 +1 位作者 王乐斌 马兴飞 《中国建筑金属结构》 2025年第2期11-13,17,共4页

本研究专注于多层钢框架建筑结构在火灾等高温条件下的整体坍塌机制,通过应用塑性极限理论的上限法原理来进行深入分析。本文研究方法基于以下核心思路:以钢结构构件在火灾等高温作用下,整体结构机构的弹塑性变形(参与系数或转角)作为... 本研究专注于多层钢框架建筑结构在火灾等高温条件下的整体坍塌机制,通过应用塑性极限理论的上限法原理来进行深入分析。本文研究方法基于以下核心思路:以钢结构构件在火灾等高温作用下,整体结构机构的弹塑性变形(参与系数或转角)作为关键变量,进而整合这些关键的变量以计算得到结构在最终破坏状态下的外力功和内力塑性功。特别设定了一个整体坍塌的判断标准,即外力功同内力塑性功之比接近1时,视为结构即将倒塌。通过这样的方法,构建了一个以塑性变形的参与系数为变量的多元函数,此函数随温度的变化而变化。随后,引入非线性规划法来求解这个多元函数的极值,确保该比值满足设定的结构倒塌判断标准。最终能够准确地确定结构在倒塌时的破坏机构形态以及相应的极限温度。这种方法不仅有助于避免直接模拟复杂的结构倒塌过程,而且适用于更复杂的钢框架结构分析。 展开更多

关键词 塑性极限理论 非线性规划法 钢框架建筑结构 火灾高温作用 坍塌机制

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火灾作用下钢管混凝土叠合柱偏压力学性能研究 被引量：3

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作者 李永进 任庆新 翁兴贵 《华东交通大学学报》 2022年第6期10-17,共8页

建立了钢管混凝土叠合柱有限元模型,分析了火灾作用下叠合柱的偏压力学性能,进而利用该模型,系统地分析了火灾作用下叠合柱的力学性能,并进行参数分析,讨论了截面尺寸、构件长细比和截面含钢管率等参数对承载力折减系数的影响。结果显示... 建立了钢管混凝土叠合柱有限元模型,分析了火灾作用下叠合柱的偏压力学性能,进而利用该模型,系统地分析了火灾作用下叠合柱的力学性能,并进行参数分析,讨论了截面尺寸、构件长细比和截面含钢管率等参数对承载力折减系数的影响。结果显示,在火灾作用下,叠合柱表现出较好的塑性和稳定性,构件呈明显的整体失稳破坏模态;柱的偏压力学响应可以大致分为3个阶段,柱中的各部分存在内力重分布的现象;随着受火作用进行,柱截面受拉区域逐渐发展扩大,钢管与混凝土之间的相互作用力也逐渐变大;截面尺寸和构件长细比对火灾下叠合柱承载力影响较大。 展开更多

关键词 钢管混凝土叠合柱 火灾作用 偏压力学性能 参数分析

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火灾作用下钢筋混凝土梁温度场特征分析 被引量：5

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作者 刘子建 赵俣 《山西建筑》 2021年第9期40-42,共3页

基于Abaqus有限元软件,模拟钢筋混凝土梁三面受火作用下的温度场变化,分析了梁截面温度的分布规律,研究了混凝土保护层厚度、防火涂料厚度等关键因素对混凝土梁中受拉(压)钢筋、混凝土的温度场影响。研究表明,增加混凝土保护层厚度及防... 基于Abaqus有限元软件,模拟钢筋混凝土梁三面受火作用下的温度场变化,分析了梁截面温度的分布规律,研究了混凝土保护层厚度、防火涂料厚度等关键因素对混凝土梁中受拉(压)钢筋、混凝土的温度场影响。研究表明,增加混凝土保护层厚度及防火涂料厚度均可有效提高梁的受火性能。保护层厚度增加一倍,受拉(压)钢筋温度分别下降52.5%(30.5%),防火涂料厚度增加一倍,钢筋的温度降低仅5.8%,混凝土的温度降低约16.9%。相比而言,增加混凝土保护层厚度更加经济、有效。 展开更多

关键词 火灾作用 钢筋混凝土梁 温度场 有限元分析

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腋角高度30mm装配式管廊模型火灾作用下结构反应研究

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作者 王成银 杨艳敏 +3 位作者 范鑫阳 唐雪梅 刘向东 田勇 《吉林建筑大学学报》 CAS 2023年第3期7-10,20,共5页

为研究装配式管廊火灾下结构反应,设计制作一个腋角高度30 mm装配式单节管廊模型,通过热力耦合试验,分析管廊模型火灾全过程破坏形态及结构位移反应.研究结果表明:常温加载至设计值85 kN时,结构未出现裂缝;恒载持续升温产生大量裂缝,最... 为研究装配式管廊火灾下结构反应,设计制作一个腋角高度30 mm装配式单节管廊模型,通过热力耦合试验,分析管廊模型火灾全过程破坏形态及结构位移反应.研究结果表明:常温加载至设计值85 kN时,结构未出现裂缝;恒载持续升温产生大量裂缝,最大裂缝宽度为0.74 mm;高温下混凝土劣化,结构承载力下降,挠度呈非线性增长且位移显著增大,跨中竖向位移4.48 mm,为顶板净跨度的1/100;火灾后加载至157.93 kN达到极限状态,为设计值的1.858倍,管廊具有较好的受力性能.试验结果可为装配式管廊研究提供参考依据. 展开更多

关键词 腋角高度 装配式管廊 火灾作用 结构反应

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火灾作用下不同截面形式混凝土柱受火性能分析 被引量：2

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作者 刘子建 赵俣 《安徽建筑》 2021年第5期70-71,共2页

柱子的抗火性能是建筑结构安全性考虑中必不可少的部分。基于Abaqus有限元软件,建立混凝土柱温度场计算模型,探讨柱截面形状和尺寸对混凝土柱结构温度场的影响。研究表明,提高截面尺寸可显著提高混凝土柱的抗火性能,当截面尺寸提高一倍... 柱子的抗火性能是建筑结构安全性考虑中必不可少的部分。基于Abaqus有限元软件,建立混凝土柱温度场计算模型,探讨柱截面形状和尺寸对混凝土柱结构温度场的影响。研究表明,提高截面尺寸可显著提高混凝土柱的抗火性能,当截面尺寸提高一倍,其温度增加速度减小一倍。不同截面形式的混凝土柱呈现不同的温度变化速度,相同尺寸下,方形截面柱比圆形截面柱具有更好的抗火性能。无论是四面受火还是两面受火,方形截面柱与圆形截面柱之间的差异呈现类似规律。 展开更多

关键词 火灾作用 钢筋混凝土柱 温度变化 ABAQUS

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火灾爆炸作用下钢框架结构破坏分析

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作者 刘振宇 《科技创新与应用》 2024年第13期73-77,共5页

考虑围护结构影响下建立2层的钢框架结构,在火灾爆炸分别发生在边跨和中跨2种工况时,通过改变冲击力的大小,分析钢构件的受力和破坏情况,给出钢框架结构的破坏程度。结果发现,钢框架结构具有较大的变形能力,型钢的损伤是随着冲击力的增... 考虑围护结构影响下建立2层的钢框架结构,在火灾爆炸分别发生在边跨和中跨2种工况时,通过改变冲击力的大小,分析钢构件的受力和破坏情况,给出钢框架结构的破坏程度。结果发现,钢框架结构具有较大的变形能力,型钢的损伤是随着冲击力的增加逐渐积累,墙的存在加速钢构件的破坏,分析对比梁柱构件的应力时程曲线,发现相同时刻时梁的损伤明显比柱严重,且中柱损伤比边柱更严重,比例距离相同时,温度越高框架整体破坏越严重;温度相同时,比例距离越小框架破坏越严重。研究成果可为今后钢框架结构的抗火抗爆研究及工程加固提供理论参考。 展开更多

关键词 火灾爆炸作用 钢框架结构 破坏分析 比例距离 有限元模型

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火灾爆炸作用下型钢柱的动力响应与破坏模式分析

7

作者 史明方 刘振宇 田志昌 《科技创新与应用》 2022年第6期7-10,13,共5页

基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,利用流固耦合的方法,对单层单跨的型钢框架进行火灾爆炸作用下型钢柱的动力响应及破坏模式的模拟分析。结果表明,在火灾爆炸作用下,当温度低于200℃时型钢柱产生不可恢复的塑性变形,“比例距离”对型钢柱... 基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,利用流固耦合的方法,对单层单跨的型钢框架进行火灾爆炸作用下型钢柱的动力响应及破坏模式的模拟分析。结果表明,在火灾爆炸作用下,当温度低于200℃时型钢柱产生不可恢复的塑性变形,“比例距离”对型钢柱的动力响应最为显著;在型钢柱两端固接时,易发生剪切破坏,在截面惯性半径接近时,其破坏模式与截面形状无关。 展开更多

关键词 火灾爆炸作用 型钢柱 比例距离 动力响应 破坏模式

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大空间网架结构火灾全过程模拟 被引量：3

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作者 刘栋栋 张远青 +1 位作者 李国华 杨倩 《北京建筑工程学院学报》 2012年第1期1-7,共7页

网架结构是大空间建筑的重要结构形式之一,对网架结构进行火灾下的受力性能分析是网架设计与修复加固的重要内容.现以某实际工程网架结构为研究对象,应用FDS流体模拟计算软件,分析获得网架各节点温度-时间曲线,并考虑防火涂料对钢材实... 网架结构是大空间建筑的重要结构形式之一,对网架结构进行火灾下的受力性能分析是网架设计与修复加固的重要内容.现以某实际工程网架结构为研究对象,应用FDS流体模拟计算软件,分析获得网架各节点温度-时间曲线,并考虑防火涂料对钢材实际受热温度的影响,运用ABAQUS有限元结构分析软件,对网架结构在火灾过程中受力性能、位移变化及塑性应变发展状况进行分析研究,依据结构鉴定等级标准判定过火结构的损伤程度,提出修复建议. 展开更多

关键词 大空间网架结构 火灾作用 力学性能分析

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粉刷层对混凝土遭受高温作用后抗压性能的影响 被引量：5

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作者 杜耀峰 郭子雄 吴毅彬 《建筑技术》 北大核心 2009年第1期20-23,共4页

对27个高温作用后常规混凝土试块和带混合砂浆粉刷层的混凝土试块的抗压性能进行了试验。通过对高温作用后试件损伤形态的分析和高温损伤试件的抗压性能试验,探讨了混合砂浆粉刷层对高温作用后混凝土抗压性能的影响,得到了高温作用后无... 对27个高温作用后常规混凝土试块和带混合砂浆粉刷层的混凝土试块的抗压性能进行了试验。通过对高温作用后试件损伤形态的分析和高温损伤试件的抗压性能试验,探讨了混合砂浆粉刷层对高温作用后混凝土抗压性能的影响,得到了高温作用后无粉刷层试块和带粉刷层试块的强度折减经验计算公式。试验研究表明,粉刷层对遭受火灾高温作用的混凝土构件有较好的保护作用,在混凝土结构火灾损伤鉴定中应加以考虑。 展开更多

关键词 火灾高温作用 混凝土 粉刷层 抗压性能

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局部火灾对高层住宅混凝土构件的影响 被引量：1

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作者 刘运房 郭庆 +1 位作者 侯晋杰 檀峰 《山西建筑》 2022年第12期66-69,73,共5页

随着人们对火灾防患意识的逐渐增强,高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的耐火性能亦愈发引起人们的广泛关注。高温对混凝土材料的损伤一直是学术界和工程界研究的重点。通过某新建框架-剪力墙混凝土结构高层住宅局部火灾案例,采用现场检测... 随着人们对火灾防患意识的逐渐增强,高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的耐火性能亦愈发引起人们的广泛关注。高温对混凝土材料的损伤一直是学术界和工程界研究的重点。通过某新建框架-剪力墙混凝土结构高层住宅局部火灾案例,采用现场检测和取样试验的方法,对火作用进行调查分析、火场温度分布推断、结构构件表面温度及作用范围推断以及对火灾后框架-剪力墙结构材料强度的检测,并结合扫描电镜分析了不同温度场对混凝土材料水化产物的影响,得到了一些有益的结论。 展开更多

关键词 高层住宅 火灾作用 材料强度损伤 扫描电镜分析

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火灾下爆炸冲击波在钢结构中的传播规律及破坏机理 被引量：6

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作者 史明方 刘振宇 +1 位作者 田志昌 袁佳琦 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期283-293,共11页

为了研究爆炸冲击波对结构的影响,基于一维爆炸波轴向传播方程,结合流固耦合的方法,借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维单层单跨框架模型。考虑高温软化效应和应变率对屈服强度的影响,分析连接方式为固定端时爆炸波的传播,研究爆炸与... 为了研究爆炸冲击波对结构的影响,基于一维爆炸波轴向传播方程,结合流固耦合的方法,借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维单层单跨框架模型。考虑高温软化效应和应变率对屈服强度的影响,分析连接方式为固定端时爆炸波的传播,研究爆炸与火灾联合作用下爆炸波在钢结构构件中的传播规律及其破坏原因。研究结果表明:垂直爆炸波方向的竖向构件内力的分布具有弱传递性,沿爆炸波方向的杆件动力响应显著;700℃爆炸冲击波在杆端往复传播导致在钢结构杆件中传播速度明显比常温下慢,但截面轴向速度的峰值变大,约为200℃的3倍,并且沿爆炸波方向杆件的轴向速度比垂直方向杆件的轴向速度大得多;常温下,垂直爆炸波的梁因受剪单元提前发生失效;高温下,构件损伤严重,垂直爆炸波方向的梁最先发生弯剪破坏,其次为柱剪切破坏,最后沿爆炸波方向的梁产生受压破坏。 展开更多

关键词 爆炸波 火灾爆炸作用 传播特性 内力分析 破坏模式

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轻骨料钢管混凝土短柱受火后力学性能的试验研究 被引量：13

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作者 王新堂 周明 +1 位作者 王万祯 仇心金 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期34-41,共8页

钢管陶粒混凝土不仅具有陶粒混凝土轻质的特点,也拥有一般钢管混凝土结构的良好延性,但目前对火灾后钢管陶粒混凝土结构的性能还缺乏研究。通过对3组12根钢管陶粒混凝土短柱受火后力学性能的对比试验研究,讨论不同参数的钢管陶粒混凝土... 钢管陶粒混凝土不仅具有陶粒混凝土轻质的特点,也拥有一般钢管混凝土结构的良好延性,但目前对火灾后钢管陶粒混凝土结构的性能还缺乏研究。通过对3组12根钢管陶粒混凝土短柱受火后力学性能的对比试验研究,讨论不同参数的钢管陶粒混凝土短柱受火后的剩余承载力和破坏形态的变化,重点讨论火灾最高保持温度、最高炉温持续时间、试件长细比、含钢率等参数对钢管陶粒混凝土短柱承载力和延性的影响。试验结果表明,钢管陶粒混凝土短柱受火后仍然具有较高的承载力和良好的延性,火灾后多数试件的荷载-位移曲线并没有出现下降段,甚至出现承载力部分下降后又重新上升的趋势。火灾持续时间及最高炉温对钢管陶粒混凝土短柱火灾后承载力的影响幅度与试件的几何参数有关,且试件的长细比越大,最高炉温变化对承载力所产生的影响越显著。 展开更多

关键词 轻骨料 火灾作用后 钢管陶粒混凝土短柱 力学性能 剩余承载力

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小偏压型钢混凝土柱抗火试验研究 被引量：3

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作者 张佳 毛小勇 《苏州科技学院学报（工程技术版）》 CAS 2010年第3期59-61,67,共4页

通过一根小偏压型钢混凝土柱的抗火全过程试验,其中包含常温加载、恒载升温、恒载降温和高温后再加载等几个过程,用以模拟构件真实的受火情况。测试了常温下构件的应变、各阶段构件的变形和升降温阶段截面温度场的分布,观察了混凝土爆... 通过一根小偏压型钢混凝土柱的抗火全过程试验,其中包含常温加载、恒载升温、恒载降温和高温后再加载等几个过程,用以模拟构件真实的受火情况。测试了常温下构件的应变、各阶段构件的变形和升降温阶段截面温度场的分布,观察了混凝土爆裂等试验现象和构件破坏过程。结果表明,截面上各点的最高温度和达到最高温度的时间有所不同,在时间呈现出一定的滞后效应;在降温段构件变形有继续增大的趋势;混凝土的爆裂是影响构件抗火性能的一个重要因素;降温后存在较大的残余变形量。 展开更多

关键词 型钢混凝土柱 试验研究 火灾作用全过程 力学性能

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悬浮隧道管壁截面力学性能分析程序研发与构造研究 被引量：2

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作者 何萌 孙南昌 +4 位作者 林巍 周卓炜 刘凌锋 王成启 刘磊 《中国港湾建设》 2020年第2期94-101,共8页

介绍编制的悬浮隧道管壁正截面轴力-弯矩曲线、弯矩-曲率曲线计算程序,论述了程序原理及逻辑流程,验证了程序的准确性;并分析了6种不同复合截面力学特性、3个截面在火灾作用下力学特性的变化及UHPC新型材料的参数敏感性。结果表明:双壳... 介绍编制的悬浮隧道管壁正截面轴力-弯矩曲线、弯矩-曲率曲线计算程序,论述了程序原理及逻辑流程,验证了程序的准确性;并分析了6种不同复合截面力学特性、3个截面在火灾作用下力学特性的变化及UHPC新型材料的参数敏感性。结果表明:双壳截面轴力-弯矩曲线包络面积和抗弯承载力最大,全UHPC配筋截面抗压承载能力最高,钢壳素混凝土截面延性最好。外包钢壳或UHPC使截面轴力-弯矩曲线包络面积、抗压承载力、抗弯承载力及曲率延性得到提高。在外包UHPC材料钢筋混凝土截面中,考虑UHPC抗拉强度较不考虑的抗弯承载力提高1.31%。随着外包UHPC厚度增大,截面抗弯承载力提高,然而延性系数却先增后减。随着UHPC强度增大,截面的抗弯承载力及延性系数都近似线性提高。在火灾作用下前20 min内,截面抗弯承载力及延性系数下降速度较快;防火板在前40 min内可有效减缓二者下降速度。 展开更多

关键词 悬浮隧道 截面 计算机程序 UHPC 轴力-弯矩曲线 弯矩-曲率曲线 火灾作用

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方中空钢管混凝土叠合短柱的温度场研究

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作者 栾天 《山西建筑》 2023年第10期69-73,共5页

在国际标准升温曲线ISO-834下,选定欧洲标准规范给出的材料的热工参数利用有限元分析软件ABAQUS建立结构的温度场模型。之后参考相关的研究实验中的构件,在ABAQUS有限元分析软件中根据选定的热工参数建立与其对应的模型,用来验证模型的... 在国际标准升温曲线ISO-834下,选定欧洲标准规范给出的材料的热工参数利用有限元分析软件ABAQUS建立结构的温度场模型。之后参考相关的研究实验中的构件,在ABAQUS有限元分析软件中根据选定的热工参数建立与其对应的模型,用来验证模型的建立及参数的选择是否正确。根据验证结果可知建立的模型具有一定的合理性与可靠性。在模拟时笔者采用梁截面尺寸、含钢管混凝土率、受火面、受火时间等参数来探究这些参数对于构件温度变化的影响。结果表明出现了混凝土温度变化的滞后现象,受火表面处的温度与构件内部温度之间的温差越来越大。各种参数下的构件温度表现出不同的变化。 展开更多

关键词 钢管混凝土叠合柱 温度场 火灾作用 有限元

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