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钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 1-7页

作者：楼国彪侯婧戚洪辉宋战辉同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各... 详细信息

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计.试验研究表明,温度低于200℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱.温度为150~440℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287℃、340℃、392℃和425℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.

关键词：预应力索热铸锚节点高温试验火灾抗拉性能

高强钢丝和钢绞线热膨胀和高温力学性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 198-205页

作者：楼国彪侯婧戚洪辉宋战辉李国强同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为获取高强钢丝和钢绞线的热膨胀变形数据以及高温力学性能指标,通过国产1860 MPa钢丝的热膨胀变形试验研究,得到温度20~800℃下高强钢丝的热膨胀应变,并与已有的钢丝、钢绞线和钢丝束试验结果对比,提出了热膨胀应变拟合公式。通过高温... 详细信息

为获取高强钢丝和钢绞线的热膨胀变形数据以及高温力学性能指标,通过国产1860 MPa钢丝的热膨胀变形试验研究,得到温度20~800℃下高强钢丝的热膨胀应变,并与已有的钢丝、钢绞线和钢丝束试验结果对比,提出了热膨胀应变拟合公式。通过高温下稳态拉伸试验研究,得到了国产1860 MPa钢丝和1860 MPa钢绞线的破坏模式、应力-应变关系和高温力学性能指标,并与已有的钢绞线、钢丝束试验结果和欧洲抗火设计规范的建议值进行了对比。研究结果表明:高温下不同强度的钢绞线的弹性模量折减系数、断裂应变折减系数试验结果较离散,屈服强度折减系数、抗拉强度折减系数、极限应变折减系数试验结果较接近;在温度300~500℃时钢绞线的断裂应变远大于钢丝,在颈缩阶段的受力性能优于钢丝。欧洲规范中建议的应力-应变关系模型在颈缩阶段不适用于高强钢丝和钢绞线,为此,针对1860 MPa钢丝和钢绞线提出了高温下热膨胀系数和应力-应变关系模型,与试验结果吻合较好。

关键词：高强钢丝钢绞线高温热膨胀力学性能

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PEC柱抗火性能与防火保护方法研究

建筑结构学报 2024年第S1期 179-186页

作者：戚洪辉李瑞峰楼国彪李国强同济大学土木工程学院同济大学土木工程防灾国家实验室

为研究防火保护对PEC柱抗火性能的影响，对2根PEC柱进行耐火试验，其中1根柱翼缘受到非膨胀型防火涂料保护，另1根柱无防火保护。对PEC柱进行恒载作用下升温的瞬态试验，记录柱内型钢翼缘、腹板和混凝土温度以及轴向变形。试验结果表明... 详细信息

为研究防火保护对PEC柱抗火性能的影响，对2根PEC柱进行耐火试验，其中1根柱翼缘受到非膨胀型防火涂料保护，另1根柱无防火保护。对PEC柱进行恒载作用下升温的瞬态试验，记录柱内型钢翼缘、腹板和混凝土温度以及轴向变形。试验结果表明：对PEC柱翼缘进行防火保护能显著提高柱的抗火性能，试件的耐火极限增加111.5%;有防火保护的PEC柱翼缘内存在温度梯度，翼缘温度偏高。建立经试验验证的有限元分析模型，研究防火保护方法、延伸长度和导热系数的影响。参数分析结果表明，延伸型保护对提高耐火极限的作用最大，而增加延伸长度、减小防火保护层的导热系数能够提高柱的耐火极限。在工程设计中，建议延伸长度30 mm。

关键词： PEC柱翼缘型保护延伸型保护受火试验有限元分析抗火性能耐火极限

矩形钢管-波折钢板组合墙端顶部承压性能与传力路径试验研究

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建筑钢结构进展 2024年第7期26卷 42-50页

作者：李鑫杰罗金辉李国强楼国彪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

矩形钢管-波折钢板组合墙是一种新型剪力墙,通过横置波折钢板连接两侧钢管形成预制钢构件,然后在钢管内及双波折钢板间填充混凝土形成组合墙。为研究矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载作用下的承载性能,以管间墙肢长度和栓钉间距为变... 详细信息

矩形钢管-波折钢板组合墙是一种新型剪力墙,通过横置波折钢板连接两侧钢管形成预制钢构件,然后在钢管内及双波折钢板间填充混凝土形成组合墙。为研究矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载作用下的承载性能,以管间墙肢长度和栓钉间距为变化参数,完成了5个仅在墙端钢管混凝土柱顶加载的组合剪力墙试件抗压静力试验。在试验过程中,主要对加载端柱的竖向位移和组合墙三个不同高度截面应变进行了测量。试验结果表明,竖向荷载由组合墙边缘构件矩形钢管混凝土柱传递至剪力墙整体截面,需要一定的传力长度。管间墙肢长度以及栓钉间距是影响荷载传递路径长短和截面竖向应变分布平截面程度的主要因素。当管间墙肢长度不大于5倍墙厚以及栓钉间距小于200 mm时,在组合墙边缘构件破坏前,荷载经过1.07倍墙宽的传递长度可以传递至组合墙全截面。研究结果为进一步提出矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载下的承载力计算方法提供了基础性试验依据。

关键词：钢-混凝土组合墙竖向荷载受力机理构造设计

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确定火灾下轴心受压约束钢构件临界温度的实用方法

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建筑钢结构进展 2024年

作者：朱劭骏张婷娜宋林昕李晋宇李国强蒋首超楼国彪福州大学土木工程学院同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学土木工程学院

火灾下轴心受压约束钢构件的力学响应复杂，所产生的温度内力导致其承载失效的确定与计算难度大。为简化基于结构构件高温承载极限状态的约束钢构件抗火设计方法，采用有限元数值模拟方法开展了大规模参数分析，以确定火灾高温下轴心受... 详细信息

火灾下轴心受压约束钢构件的力学响应复杂，所产生的温度内力导致其承载失效的确定与计算难度大。为简化基于结构构件高温承载极限状态的约束钢构件抗火设计方法，采用有限元数值模拟方法开展了大规模参数分析，以确定火灾高温下轴心受压约束钢构件的承载与失效规律。基于试验验证的可靠有限元模型，研究了不同长细比、轴向约束刚度比和初始荷载比等参数对轴心受压约束钢构件火灾响应的影响。结果表明，上述参数均将显著影响约束钢构件的火灾响应，且当长细比较大、轴向约束刚度比较小、初始荷载比较大时，屈曲导致的卸载可使杆件内轴力小于其常温下初始轴力；尽管该情况下杆件的临界温度应取为屈曲温度，但该温度仍大于同一长细比下轴向完全约束轴压钢柱对应于特定初始荷载比的临界温度。在此基础上，采用最小二乘法拟合了火灾下轴心受压约束钢构件临界温度与对应的完全约束受压钢构件和无约束受压钢构件临界温度的关系式，并通过与现有规范和数值算例精确结果的对比验证了本文提出的轴心受压约束钢构件临界温度计算方法的有效性，为轴心受压约束钢构件的抗火设计提供了一种实用方法。

关键词：约束钢构件轴心受压抗火设计临界温度火灾响应

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火灾下门式钢刚架倒塌预警可靠度研究

建筑结构学报 2023年第2期44卷 154-164页

作者：吉蔚李国强楼国彪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家实验室上海200092

为了解决实际火灾救援中火灾场景、荷载水平等不确定因素对倒塌预警准确性的影响,基于可靠度理论提出了预测受火建筑倒塌剩余时间的方法。采用经试验验证的三维有限元模型对火灾下门式钢刚架结构倒塌进行仿真模拟,基于火灾下门式钢刚架... 详细信息

为了解决实际火灾救援中火灾场景、荷载水平等不确定因素对倒塌预警准确性的影响,基于可靠度理论提出了预测受火建筑倒塌剩余时间的方法。采用经试验验证的三维有限元模型对火灾下门式钢刚架结构倒塌进行仿真模拟,基于火灾下门式钢刚架结构四种倒塌模式和三级倒塌预警指标,研究升温工况、柱脚刚性、荷载比等因素对倒塌剩余时间预测的不定性影响,通过蒙特卡罗抽样,研究考虑各种影响的火灾下门式钢刚架倒塌预警指标概率统计参数。结果表明:倒塌剩余时间比仅与可靠度和倒塌模式有关,不受火灾现场的各种不确定性因素影响,可以在火灾发生前通过理论分析提前计算得到;火灾中采用可靠度60%~80%对应的倒塌剩余时间比可以快速合理地预测受火刚架的剩余倒塌时间。

关键词：门式钢刚架火灾倒塌模式预警方法蒙特卡罗可靠度

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S32001双相型不锈钢高温力学性能试验

同济大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 831-840页

作者：楼国彪杨未陈武龙陶宇超王美南同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家实验室上海200092 远大可建科技有限公司湖南长沙430121

对S32001双相型不锈钢进行了高温稳态拉伸试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标及其变化规律;利用试验数据研究了Rasmussen模型和Gardner模型的适用性,并基于Rasmussen模型提出了S... 详细信息

对S32001双相型不锈钢进行了高温稳态拉伸试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标及其变化规律;利用试验数据研究了Rasmussen模型和Gardner模型的适用性,并基于Rasmussen模型提出了S32001不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温下不锈钢材料本构关系表达式;对比分析了S32001不锈钢与其他种类不锈钢及Q235B结构钢的高温力学性能。研究表明,S32001不锈钢的屈服强度和极限强度随温度升高下降,600℃时低于常温时的50%,但高温下材料强度明显高于S30408不锈钢,具有更加优越的抗火性能。该研究结果可用于结构受火性能研究和抗火设计。

关键词：双相型不锈钢力学性能本构关系高温

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高强度耐火钢高温下力学性能试验研究

建筑结构学报 2022年第9期43卷 128-137页

作者：楼国彪费楚妮王彦博陈林恒同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 南京钢铁股份有限公司江苏南京210035

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能,通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验,得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数,并与普通结构钢高温性能以... 详细信息

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能,通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验,得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数,并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明:在温度低于350~400℃时,国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的,当温度超过400℃后,屈服强度、抗拉强度开始快速下降;欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢;温度低于450℃时,耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合;温度高于450℃时,耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢,提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式,可用于耐火钢结构抗火设计。

关键词：耐火钢高温拉伸试验热膨胀变形试验力学性能

高强度钢板混凝土组合剪力墙力学性能试验研究

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建筑结构 2023年

作者：楼国彪陈丕旭郑杰徽同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学土木工程学院

提出将高强钢应用于核心筒剪力墙，形成高强度钢板混凝土组合剪力墙，可显著提高核心筒的承载力，并适当减小核心筒的刚度，使核心筒和外框架承担的楼层地震剪力更为协调，提高经济性。对Q550B、Q460B、Q355B级钢板混凝土组合剪力墙的... 详细信息

提出将高强钢应用于核心筒剪力墙，形成高强度钢板混凝土组合剪力墙，可显著提高核心筒的承载力，并适当减小核心筒的刚度，使核心筒和外框架承担的楼层地震剪力更为协调，提高经济性。对Q550B、Q460B、Q355B级钢板混凝土组合剪力墙的静力性能和抗震性能进行了试验，得到了其在水平荷载作用下的破坏机理、承载力、延性、耗能能力等性能。研究表明，剪跨比为1.43的钢板混凝土组合剪力墙试件的破坏形态均为压弯破坏，墙体受压侧根部混凝土压溃、钢筋压屈；高强钢板混凝土组合剪力墙滞回曲线饱满，具有良好的耗能能力和延性。随着钢材强度等级由Q355提高至Q460、Q550，钢板混凝土组合剪力墙试件的屈服荷载、峰值荷载、极限荷载及对应的位移角均有较大的提高，而延性小幅下降。Q550钢板混凝土组合剪力墙试件的最大位移角达到1/36，表明高强钢板混凝土组合剪力墙具有较好的极限变形能力。

关键词：高强度钢组合剪力墙静力性能抗震性能静力试验低周往复加载试验