简支组合梁抗火设计简化方法

根据现行《建筑钢结构防火技术规范》（CECS200：2006）中简支组合梁抗火承载力验算方法,提出了简支组合梁抗火设计的临界温度法,给出了临界温度的计算方法。对影响简支组合梁临界温度的参数分析研究发现：在确定的荷载比下简支组合梁的钢梁截面、材料强度、有效宽度等对简支组合梁的临界温度的影响较小,而耐火极限和楼板厚度对简支组合梁临界温度影响较大。给出了一般简支组合梁在不同楼板厚度、不同耐火极限下,不同荷载比对应的临界温度,可供工程设计使用。     

地铁车辆段预留上盖开发消防设计研究

研究目的:地铁车辆段预留上盖开发设计是今后的发展方向,通过对深圳地铁前海车辆段预留上盖消防设计的研究,提出车辆段上盖的板、梁、柱、基础等均应采用非燃烧体材料,采用防火涂料隔热措施或增加梁板构件保护层厚度,使其达到4 h的耐火极限,为设计提供参考依据.研究结论:通过对前海车辆段预留上盖开发消防设计的研究,得出以下结论:在车辆段预留上盖设计中消防设计要结合建筑实际情况,分别采用恰当的防护措施,满足消防要求;对车辆段内的防火问题尽量按照现行的消防技术解决,或遵照现行规范规定的安全保障标准;针对混凝土板4 h的耐火极限要求,可采用防火涂料隔热措施或增加梁板构件保护层厚度来解决,以满足工程建设的需要.     

危险火灾场景下铁路钢桥温度场和极限承载力研究

选择典型铁路桥梁64 m单线钢桁梁为研究对象,对其火灾作用下的温度场分布情况和力学行为进行分析。基于桥梁结构特点,分析可能发生的火灾场景,确定桥面列车火灾为危险场景,并提出温度场升温曲线。通过危险火灾场景下的升温曲线对钢桁梁桥温度场进行分析,发现构件受火时间超过25 min时的温度基本接近火灾烟气温度;将桥梁温度场赋予到力学有限元模型中进行力学分析,发现受火约38 min时钢桁梁达到极限破坏状态,耐火极限较小。     

结构中的钢筋混凝土柱耐火性能理论研究

建立了一个理想的完全约束的钢筋混凝土柱模型,并采用这个模型对实际结构中轴心受压柱的耐火极限进行了预测和分析.研究结果表明,在截面尺寸、纵筋配筋率、保护层厚度及混凝土抗压强度等诸多因素中,保护层厚度是影响实际结构中轴心受压柱的耐火极限的最主要因素.而我国现行的设计防火规范是以截面尺寸为主要指标对钢筋混凝土柱的耐火极限进行规定,因此,建议我国的设计防火规范对钢筋混凝土柱的耐火极限进行规定时加入对保护层厚度的要求,同时建议加入防止柱表面爆裂的措施.     

铁路钢桥抗火性能和极限承载力研究

钢桥因轻质高强、跨越能力大而广泛应用于铁路的交通枢纽和咽喉工程,但近年频发的极端事件—桥梁火灾在铁路桥梁中屡见不鲜,严重威胁结构安全,导致结构产生不可恢复的损伤甚至倒塌。探究在火灾下桥梁性能退化规律,确定火灾下的铁路桥梁极限承载能力,是保证铁路桥梁安全运营的基本前提。此处以80 m单线铁路简支钢桁梁桥为研究对象,基于大涡模拟(LES)场模型理论,采用FDS火灾模拟软件分析确定桥上与桥下火灾场景温度场及升温曲线,结合有限元软件通过热-结构耦合分析火灾作用下结构温度场和极限承载能力。研究表明：桥上火灾场景火灾温度场在水平面内分布均匀,受火30 min左右时构件温度接近火灾烟气温度,钢材性能有所弱化;活载较大时,桥门架最先发生屈曲,屈曲系数为0.939,结构可能因高温导致热屈曲失稳。桥下火灾场景影响范围在16 m左右,下弦杆及下平纵联温度最高,桥下净空为5、10 m时,结构分别在受火6.8、22.5 min左右时达到耐火极限,桥下净空为15、20 m时,结构受火灾作用的影响较小;结构临界屈曲荷载随温度升高逐渐减小,各火灾场景结构极限承载能力分别下降34.1%、14%、2.2%、1.5%左右,...     

三面受火下带保护层钢筋混凝土梁温度场非线性分析

在合理考虑混凝土热工参数的基础上,根据三面受火下带保护层钢筋混凝土梁离散体积单元的热平衡原理建立有限差分平衡方程,采用有限差分法导出了任一体积单元的温度计算公式,编制了截面温度场非线性有限差分程序,通过算例分析,验证了程序的正确性,对带保护层钢筋混凝土梁的温度场分析表明,采用保护层能有效的提高钢筋混凝土梁的耐火极限。这为进一步深入研究火灾下带保护层钢筋混凝土梁的力学性能和耐火极限创造了条件。     

高温下钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在高温下,材料的热工性能随温度变化而变化,为了对钢管混凝土耐火性能进行理论分析,了解高温下钢管混凝土的承载力及变形变化规律,首先必须分析钢管混凝土的温度场.高温下混凝土中的自由水汽化、水化物和凝胶等发生分解,这些物理化学反应将吸收热能,从而造成温度滞后.在合理地确定了火灾情况下钢管混凝土柱受火模型的基础上,应用有限元程序ANSYS,假定钢管和混凝土完全接触,采用增大混凝土比热的办法考虑温度滞后的现象,可以较准确计算四面均匀受火下钢管混凝土柱的温度场.其研究工作有助于进一步深入认识钢管混凝土柱在高温下的力学性能和耐火极限.     

福州南站房屋面钢结构性能化防火评估与设计

研究目的:福厦铁路福州南站建筑功能复杂,建筑结构选型独特.站房广厅和候车大厅采用超大空间的建筑布局,超出了国内现有建筑防火设计规范的有关规定.特别是对于屋盖体系这样重要的钢结构,套用国内现有规范方法难以满足抗火安全性与经济性要求.基于性能化设计思想,对南站站房工程钢屋盖主体结构的抗火安全性进行了评估.首先确定钢结构抗火性能目标,其次对整体结构在可能最不利火灾场景下的力学性能进行分析,最后根据结构的受火性能是否满足抗火性能目标来评估结构的抗火安全性及需要采取的防火保护措施.研究结论:通过性能化分析,确定了站房工程的防火设计和技术措施,研究结果也已获得消防评估专家组的认同和采纳,可供类似工程的结构抗火设计参考.     

城市轨道交通车辆基地TOD上盖物业开发消防设计

TOD(公交引导发展)上盖物业开发是当前车辆基地最重要的一种建设模式，目前我国尚无针对此类建筑消防设计的相关规范，需要对TOD上盖物业开发消防设计进行研究。以广州槎头车辆段TOD上盖物业开发消防设计项目为研究对象，对盖下车辆基地消防车道设计、防火分隔、建筑耐火等级、火灾危险性类别、安全疏散设计及上盖物业开发消防设计标准等方面进行分析。结果表明：车辆基地与上盖物业开发之间采用耐火极限不低于3 h的防火分隔楼板，形成二个独立空间，盖上汽车库、民用建筑分别执行相应规范，以满足消防要求；盖下车辆基地消防车道上方开设不小于消防车道地面面积25%的自然排烟口，同时在消防车道和库区之间设置深度不小于空间净高30%的挡烟垂壁，保证盖下消防车道的消防安全和人员的安全疏散要求；盖下建筑火灾危险性类别应不超过丁类，盖下建筑耐火等级相较普通建筑提高一级，按照一级进行设计。     

高速动车组地板结构耐火性能分析

高速动车组地板结构作为重要的防火隔断之一,其耐火性能在火灾的发展中起着重要的作用。对高速动车组地板结构在标准温升曲线下的耐火性能进行了数值模拟,并与地板结构耐火试验的结果进行了对比。结果发现,30 min内地板结构数值模拟结果具有较好的复现性,30 min后地板结构在高温下的破坏形式与试验存在较大差异。     

含水量对隧道衬砌混凝土耐火性能影响试验研究

火灾对特长公路隧道衬砌混凝土产生不同程度的损伤,含水量对隧道衬砌混凝土的耐火性能影响较大。对3种不同含水量的混凝土标准试块分别在不同的温度条件下(200,400,600,800,1 000℃)恒温加热5 h后静置冷却,测量其残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并与常温下试块的强度进行比较。研究结果表明:高温下混凝土试块爆裂的频率和损伤程度随含水量的升高而加大,混凝土中水分加剧了混凝土耐火性能的劣化;C25混凝土发生爆裂的温度范围为500～600℃,爆裂的临界含水量为6%～8%。此结果可为火灾后隧道衬砌结构的鉴定、修复与补救提供参考。     

无梁楼盖板厚设计的简化方法

根据抗冲切要求设计无梁楼盖或板柱结构的楼板厚度时,计算过程比较繁琐.按混凝土结构设计新规范,编制了一种计算表格,形式简明,使用方便,从中可直接查得不需配置抗冲切钢筋的楼板最小厚度.文末以例题说明了表格的用法.     

铁路盾构隧道双层衬砌结构耐火性能的数值模拟分析

以某铁路盾构隧道为背景,选用RABT和RWS共2种火源曲线,通过数值模拟方法,分析在不均匀温度场作用下,铁路盾构隧道管片及二衬的应力和变形、管片混凝土的劣化深度、裂缝的产生及发展,并与单层管片衬砌结构进行对比,研究铁路盾构隧道双层衬砌结构的耐火性能。结果表明:在2种火源曲线下,无论是否使用防火涂料,铁路盾构隧道单层衬砌结构都无法达到耐火设计标准,而双层衬砌管片的温度远低于250℃的耐火极限;与单层衬砌相比,施作二衬后,管片温度与应力的变化幅度受火源曲线的影响减小,管片的最大主拉应力和主压应力均减小,衬砌结构的整体刚度增加、整体变形减小;衬砌的劣化深度对隧道半径和埋深不敏感,劣化深度为125~150mm;双层衬砌盾构隧道的防火效果较好,但建议二衬的混凝土设计标号不小于C30,设计厚度不小于150mm。     

既有线提速桥涵轨下道砟厚度不足的处理对策

结合既有铁路提速200 km/h,对我国既有铁路桥涵轨下道砟厚度不足问题进行了全面分析,提出了通过自主研发的TDZⅢ型复合弹性轨枕及TD型轨下垫板来改善轨道结构刚度的技术措施,有效地解决了桥涵轨下道砟厚度不足的技术难题。     

无梁楼盖板厚设计的简化方法

根据抗冲切要求设计无梁楼盖或板柱结构的楼板厚度时，计算过程比较繁琐，按混凝土结构设计新规范，编制了一种计算表格，形式简明，使用方便，从中可直接查得不需配置抗冲切钢筋的楼板最小厚度，文末以例题说明了表格的用法。     

考虑施工荷载作用的软弱地层深基坑稳定性研究

临时盖板结构系统稳定性对地铁深基坑的安全起重要作用。依托福州长乐机场城际铁路祥谦站—首占站明挖区间深基坑工程,分别考虑限值施工荷载作用于两种厚度临时盖板,对临时盖板结构系统及基坑稳定性开展数值分析。结果表明,具有更大厚度的临时盖板在限值施工荷载作用下具有更强的抗变形能力,500与800 mm厚临时盖板在限值施工荷载作用下最大竖向变形分别为15.81与11.32 mm;在限值荷载作用下临时盖板对基坑结构造成的变形均小于3 mm,表明其可安全地作为普通车辆与渣土车辆通道或吊车及TBM运输通道。     

高速公路高填方涵洞优化设计与监测

在山区修筑的高填方涵洞,通常多设计成拱涵,造成涵洞工程量大,且易形成开裂和纵向不均匀沉降等病害。通过对涵洞进行优化设计,即首先选择谷低坡脚处岩基作为涵洞地基,采用简洁的盖板涵,减小涵洞结构尺寸,再对涵洞进行EPS板减荷,减小涵周土压力,同时,利用填方路堤的梯形荷载,沿纵向分阶段实施减荷设计,涵顶土压力采用0.7γH进行设计,使得盖板配筋量大大减小。监测结果表明:铺设了EPS板的涵顶土压力大大减小,最终各段土压力基本达到了减荷目标值0.3γH,安全系数在2.3左右,EPS板密度与厚度选择适当,变形量适中并留有足够的减荷变形空间,保证了涵洞结构的长期安全;优化后的涵洞安全可靠,造价较低,经济效益明显。     

混凝土结构抗火设计综述

总结归纳了国内外混凝土结构抗火设计研究的现状、混凝土结构的火灾反应,在指出目前我国结构抗火设计方法存在的缺点的基础上,提出基于计算的结构抗火设计方法,并针对现阶段的研究状况,对结构抗火设计有待进一步研究的问题提出了自己的见解。     

大秦铁路盖板涵病害分析和加固措施研究

介绍大秦铁路盖板箱涵劣化病害。通过现场调查和分析病害影响因素,对加固方案实施和效果进行评估。针对大秦铁路盖板涵病害特点,从涵洞填土厚度、盖板疲劳和荷载、保护层厚度、涵洞墙身劣化等方面进行分析研究,提出内套“门”形框架加固、封闭裂缝、更换预应力盖板、体外预应力加固等技术措施,实际应用效果良好。     

火灾下矩形钢筋混凝土梁柱温度场的CA模拟

建筑物遭受火灾高温作用时构件的承载力、耐久性会受到不同程度的损伤,使整个建筑结构的安全性降低。确定火灾下混凝土结构的温度场分布是进行火灾下力学性能分析的前提,而混凝土结构温度场一般不受其内力和变形状态影响,因此温度场分析可以先于结构分析独立进行。本文基于元胞自动机(Cellular Automata,CA)原理建立了火灾下钢筋混凝土热扩散的CA模型,并通过CA模型复原了传热过程。使用CA模型计算分析了失火混凝土梁柱试件三面受火的情况下横截面内温度分布场,并和现有试验结果进行了比较,两者吻合度较好,证实了CA模型在火灾下钢筋混凝土中温度场分析的可行性和有效性。运用CA模型对不同受火方式下的矩形钢筋混凝土梁柱温度场进行分析,得到钢筋混凝土梁柱截面内的温度损伤与受火方式及受火时间密切相关。四面受火时,温度损伤最为严重,且靠受火面越近升温速度越快。