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火灾下双钢板-混凝土组合墙抗冲击机理分析与挠度预测

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爆炸与冲击 2024年第1期44卷 11-25页

作者：杨耀堂王蕊赵晖侯川川太原理工大学土木工程学院山西太原030024 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

双钢板-混凝土组合墙(steel-concrete composite wall,SC wall)常用于核电站、超高层等重要结构的承重构件,其在偶然荷载作用下的力学性能也是其推广应用的关键指标。为此,针对火灾下SC墙的抗冲击性能进行研究并给出相关设计建议。首先... 详细信息

双钢板-混凝土组合墙(steel-concrete composite wall,SC wall)常用于核电站、超高层等重要结构的承重构件,其在偶然荷载作用下的力学性能也是其推广应用的关键指标。为此,针对火灾下SC墙的抗冲击性能进行研究并给出相关设计建议。首先建立了SC墙在火灾与冲击耦合作用下的有限元模型,在验证模型可靠性基础上,开展了火灾下SC墙抗冲击机理的分析;然后研究了轴力、受火时间、材料强度、冲击能量与抗剪连接件形式等参数对SC墙在火灾下抗冲击性能的影响规律;最后给出了该类构件在耦合工况下跨中峰值挠度的预测公式。结果表明:随着受火时间的增加,SC墙受冲击变形模式由局部冲切逐渐转变为整体弯曲破坏;火灾下,混凝土为SC墙受冲击的主要耗能部件;混凝土强度、轴力与抗剪连接件形式对SC墙在高温下的抗冲击性能影响显著,钢板强度的影响则较小;建议的公式可较合理地预测火灾下SC墙受冲击后的跨中峰值挠度。

关键词：双钢板-混凝土组合墙火灾抗冲击性能破坏模式挠度预测

考虑动力效应的箱型截面钢柱火灾下屈曲温度与临界温度研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 574-585页

作者：陈争荣蒋彬辉尹中原王卓琳王莉萍中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 上海市建筑科学研究院有限公司上海市工程结构安全重点实验室上海200032

通过参数分析研究考虑动力效应的箱型截面钢柱火灾下的屈曲温度与临界温度。考虑转动约束刚度比、轴向约束刚度比、荷载比,建立约束钢柱有限元模型,并采用文献中的试验进行验证。研究结果表明,约束钢柱静力分析和显式动力分析的屈曲温... 详细信息

通过参数分析研究考虑动力效应的箱型截面钢柱火灾下的屈曲温度与临界温度。考虑转动约束刚度比、轴向约束刚度比、荷载比,建立约束钢柱有限元模型,并采用文献中的试验进行验证。研究结果表明,约束钢柱静力分析和显式动力分析的屈曲温度几乎一致,而由静力分析得到的临界温度略小于由显式动力分析得到的临界温度,差别在30℃以内。随着转动约束刚度比的增大,屈曲温度与临界温度均上升,并且转动约束刚度比对临界温度的影响更大。随着轴向约束刚度比和荷载比的增大,约束钢柱的屈曲温度和临界温度均出现明显下降。基于参数分析的结果,在已有文献中关于钢柱屈曲温度和临界温度计算公式的基础上,提出新的屈曲温度和临界温度计算公式,提出的计算公式预测结果与本文有限元模拟结果吻合较好,利用试验数据对提出的屈曲温度和临界温度计算公式的有效性做进一步的验证,对比结果表明提出的计算公式可以很好地预测钢柱的屈曲温度和临界温度。

关键词：约束钢柱火灾动力效应屈曲温度临界温度计算公式

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火灾后锈蚀混凝土梁抗弯性能试验研究

建筑科学与工程学报 2024年第1期41卷 138-145页

作者：巴光忠郑欣欣刘才玮刘浩上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

为研究既有锈蚀混凝土结构受火后的残余力学性能,设计并制作了9根钢筋混凝土梁,通过电化学加速锈蚀的方法获得不同锈蚀程度(目标锈蚀率为5%和15%)的混凝土梁,然后按照ISO834标准升温曲线进行不同受火时间(1 h和2 h)的火灾试验,最后对所... 详细信息

为研究既有锈蚀混凝土结构受火后的残余力学性能,设计并制作了9根钢筋混凝土梁,通过电化学加速锈蚀的方法获得不同锈蚀程度(目标锈蚀率为5%和15%)的混凝土梁,然后按照ISO834标准升温曲线进行不同受火时间(1 h和2 h)的火灾试验,最后对所有混凝土梁进行静力加载试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁的破坏过程和模式与普通混凝土梁相似,表现为适筋弯曲破坏,相比普通梁,其荷载-挠度曲线会发生下移并表现出带裂缝工作阶段和破坏阶段特征,挠度变形也更大;对于经历不同受火时间的混凝土梁,钢筋锈蚀均明显降低其屈服荷载,但常温下钢筋锈蚀对混凝土梁极限荷载的影响相对较小,火灾作用明显降低混凝土梁的极限承载力;受火后微锈蚀梁的残余承载力变化规律与未锈蚀梁相似,钢筋锈蚀几乎不会削弱构件的抗弯承载力;对于严重锈蚀梁,由于锈蚀引起截面削弱以及锈胀裂缝的影响,锈蚀混凝土梁在火灾下经历的最高温度更高,火灾后其残余极限承载力加速下降,相同受火时间下锈蚀率为13.5%的混凝土梁残余极限承载力比锈蚀率为6.2%的混凝土梁下降15.9%。

关键词：钢筋锈蚀火灾温度场破坏模式残余抗弯承载力

云南大理西湖流域工业革命以来的植被、气候与火灾

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第四纪研究 2024年第1期44卷 174-190页

作者：廖露莹孙启发于苗苗蒙红卫王敏陈光杰沈才明云南省高原地理过程与环境变化重点实验室云南师范大学地理学部云南昆明650500 江西省赣州市气象台江西赣州341000 楚雄师范学院资源环境与化学学院云南楚雄675000

本研究以云南大理西湖46 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象,基于^(210)Pb-^(137)Cs测年和模式定年法建立了岩芯的年代框架,以0.5~1.0 cm间隔获取了51个样品进行孢粉、炭屑分析,重建了大理西湖流域工业革命以来(1878~2013年)的植被演替、... 详细信息

本研究以云南大理西湖46 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象,基于^(210)Pb-^(137)Cs测年和模式定年法建立了岩芯的年代框架,以0.5~1.0 cm间隔获取了51个样品进行孢粉、炭屑分析,重建了大理西湖流域工业革命以来(1878~2013年)的植被演替、气候变化及火灾史,探讨了火灾发生的驱动因素。结果表明,工业革命以来研究区的植被演替、气候变化及火灾史可以分为6个阶段:1)1878~1897年,流域植被以禾本科为主的草本类型占优,周边林地海拔由低到高主要分布云南松林、常绿阔叶林,气候凉湿,火灾发生频率较高;2)1897~1932年,云南松林退缩,气候冷湿,火灾发生频率偏低;3)1932~1948年,云南松林与常绿阔叶林向低海拔地区退缩,气候冷干,火灾发生频率稍高;4)1948~1958年,云南松林面积扩张,常绿阔叶林下降,湿地面积增加,气候温湿,火灾发生频率高,人类活动显著加剧;5)1958~1995年,云南松林与旱冬瓜林扩张,常绿阔叶林进一步退缩,气候暖湿,火灾发生频率低;6)1995~2013年,云南松林与旱冬瓜林继续扩张,气候暖干,火灾发生频率低。大理西湖的火灾在20世纪50年代之前是由自然因素(气候)控制,可燃物的多少是控制火灾发生频率的关键因素;之后人类活动成为主控因子,人类对植被的破坏和用火是触发火灾的主要原因。

关键词：大理西湖花粉炭屑植被气候火灾

不同着火位置对高压开关柜火灾影响的数值研究

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高压电器 2024年第2期60卷 78-84页

作者：张佳庆祝现礼过羿尚峰举国网安徽省电力有限公司电力科学研究院合肥230601 电力火灾与安全防护安徽省重点实验室合肥230022 国家电网公司输变电设施火灾防护实验室合肥230601 国家电网有限公司消防技术中心合肥230601

基于流体动力学计算软件文中研究了不同着火位置对高压开关柜火灾的影响,分析了柜内温度场、无量纲温度因子、烟气分布及总热释放率火灾特征参量。计算结果表明,手车室发生火灾时最高温度低于电缆室或母线室最高温度,且不同着火位置下... 详细信息

基于流体动力学计算软件文中研究了不同着火位置对高压开关柜火灾的影响,分析了柜内温度场、无量纲温度因子、烟气分布及总热释放率火灾特征参量。计算结果表明,手车室发生火灾时最高温度低于电缆室或母线室最高温度,且不同着火位置下顶壁或侧壁无量纲温度因子差异明显,可用来进行早期火灾安全预警的诊断手段。烟气场和总热释放速率分布表明,电缆室和手车室着火时,其烟气可充满整个高压开关柜柜体,而母线室着火时烟气仅充满整个母线舱室。另外,电缆室火灾具有较大的总热释放率,因其相邻手车室可燃构件也被引燃进而释放更多的热量。通过文中的研究结果,可进一步认识和了解高压开关柜火灾蔓延发展趋势,也可为高压开关柜的早期安全预警提供技术和理论支撑。

关键词：高压开关柜火灾着火位置火灾安全火焰热释放速率

火灾下LYP160屈曲约束支撑抗震性能研究

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上海大学学报（自然科学版） 2024年第2期30卷 318-331页

作者：何文福李志威胡宝琳胡吴彪丁振坤田华上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海核工程研究设计院有限公司上海200233

为研究屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)及其体系在高温工况的抗震性能,对BRB芯材低屈服点LYP160钢材分别进行了常温和高温材料力学性能试验.通过与试验结果比较,建立了BRB热-力耦合精细化有限元分析模型,验证了该模型的准... 详细信息

为研究屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)及其体系在高温工况的抗震性能,对BRB芯材低屈服点LYP160钢材分别进行了常温和高温材料力学性能试验.通过与试验结果比较,建立了BRB热-力耦合精细化有限元分析模型,验证了该模型的准确性;对火灾下LYP160屈曲约束支撑的温度场、滞回曲线、骨架曲线和耗能能力等性能进行了对比分析;对不同工况(3种火灾工况和常温工况)下8层配置屈曲约束支撑钢框架(BRB structure,BS)和原结构(original structure,OS)分别进行了弹塑性动力时程分析.研究结果表明:3种火灾工况下BS的平均层间位移角较于OS分别降低了30.4%、33.2%和42%;OS柱塑性铰损坏严重,且更多出现在柱上,BS整体损坏程度较OS轻,更为安全可靠.

关键词：屈曲约束支撑低屈服点钢火灾有限元抗震性能

火灾下钢筋混凝土梁热力学性能演化试验及数值研究

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中国安全生产科学技术 2024年第1期20卷 133-140页

作者：张恩刘召伟刘朝峰王玲刘倩倩刘才玮河北工业大学土木与交通学院天津300401 中国路桥工程有限责任公司北京100011 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

为研究荷载状态、受火时间等对钢筋混凝土梁热力学性能的影响规律,设计10根T梁分别开展受火试验及静载试验。考虑混凝土高温爆裂、钢筋/混凝土粘结滑移退化等影响,采用Abaqus建立混凝土梁的数值分析模型,并与试验实测和理论计算结果进... 详细信息

为研究荷载状态、受火时间等对钢筋混凝土梁热力学性能的影响规律,设计10根T梁分别开展受火试验及静载试验。考虑混凝土高温爆裂、钢筋/混凝土粘结滑移退化等影响,采用Abaqus建立混凝土梁的数值分析模型,并与试验实测和理论计算结果进行对比分析,验证数值分析模型的可行性和合理性。研究结果表明:截面温度,跨中挠度分别随受火时间和荷载比的增大而逐渐升高,基频随受火时间增长呈波动式下降;数值模拟温度与实测温度基本吻合,抗弯承载力的模拟值比试验值稍高,但相对误差均小于10%;模拟频率曲线与实测频率的波动衰减趋势整体较为吻合。研究结果可为混凝土结构火灾损伤评估提供参考。

关键词：火灾钢筋混凝土梁力学性能爆裂动力测试粘结滑移

火灾与爆炸耦合作用对RC板力学性能影响研究

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建筑科学与工程学报 2024年第4期41卷 171-180页

作者：覃幼辙黄楷铅原小兰吴优李治桂林理工大学广西绿色建材与建筑工业化重点实验室广西桂林541004 广西建工轨道装配式建筑产业有限公司广西柳州545000 桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004

为研究火灾下钢筋混凝土(RC)板抗爆性能,利用ABAQUS有限元软件对已有试验进行模拟并验证火灾下RC板高温模型以及RC板常温爆炸模型的有效性。在此基础上,分析了火灾下RC板的爆炸工作机理,研究了受火时间、不同方位角以及不同爆炸位置对R... 详细信息

为研究火灾下钢筋混凝土(RC)板抗爆性能,利用ABAQUS有限元软件对已有试验进行模拟并验证火灾下RC板高温模型以及RC板常温爆炸模型的有效性。在此基础上,分析了火灾下RC板的爆炸工作机理,研究了受火时间、不同方位角以及不同爆炸位置对RC板在火灾下抗爆性能的影响。结果表明:火灾下的RC板受爆炸荷载作用时,板中部首先发生剪切破坏,随后楼板整体发生受弯破坏;随着受火时长增加,混凝土受高温劣化,钢筋强度下降,RC板的抗爆性能下降严重;在受火时长120 min工况下,板角爆炸相比板边、板中爆炸的峰值位移分别增加了134.4%、150.9%;在受火时长180 min工况下,板角爆炸相比板边、板中爆炸的峰值位移分别增加了138.4%、159.9%;不同位置爆炸对RC板影响较明显,其中板中爆炸对RC板的破坏程度最高,且RC板破坏越严重,其动力响应持续时间越长;在受火时长120 min工况下,爆炸方位角为60°和90°的RC板峰值位移相比爆炸方位角30°的RC板峰值位移分别减小了4.4%、2.4%,不同方位角爆炸对RC板的影响不明显。

关键词：火灾动力响应数值模拟 RC板爆炸荷载

平面三角形桁架和Warren平行弦桁架结构火灾下倒塌预警方法

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建筑结构学报 2024年第7期 131-142页

作者：李晋宇李国强朱劭骏同济大学土木工程学院同济大学土木工程防灾国家重点实验室

为研究火灾下平面三角形和Warren平行弦钢桁架结构的倒塌预警方法，建立有限元模型研究两类桁架在火灾下的倒塌机理与倒塌模式；在此基础上，研究了两类平面钢桁架在各倒塌模式下关键物理量变化规律，并基于桁架关键节点的位移、位移速... 详细信息

为研究火灾下平面三角形和Warren平行弦钢桁架结构的倒塌预警方法，建立有限元模型研究两类桁架在火灾下的倒塌机理与倒塌模式；在此基础上，研究了两类平面钢桁架在各倒塌模式下关键物理量变化规律，并基于桁架关键节点的位移、位移速率以及桁架受火杆件的温度等多参数，提出了火致倒塌分级预警方法。为了科学预测桁架的倒塌剩余时间，采用预警时间比与倒塌剩余时间比两个参数，通过蒙特卡洛采样法得到了具有可靠度意义、可在实际工程中直接使用的时间比数值。并将提出的火灾倒塌预警方法和时间比数值通过真实火灾倒塌试验和数值算例进行验证。结果表明：平面三角形桁架和Warren平行弦桁架呈现转铰型、滑移型、屈曲后转铰型、屈曲后滑移型以及再平衡等多种倒塌模式；当预警时间比的可靠度为70%～80%时，可以较为准确地预测Warren平行弦和平面三角形桁架的实际倒塌剩余时间。

关键词：平面桁架火灾倒塌预警位移位移速率可靠度