不同冷却方式下高温后圆钢管再生混凝土界面黏结性能对比分析

为研究自然冷却(自冷)和喷水冷却(水冷)两种方式对高温后圆钢管再生混凝土界面黏结性能的影响差异,以冷却方式、历经最高温度(T)和再生粗骨料取代率(r)为变化参数,设计并完成了21个试件的静力推出试验,观察了试件的破坏过程及形态,获得了荷载-滑移曲线,对比分析了不同冷却方式对高温后圆钢管再生混凝土短柱物理特征、界面破坏过程及黏结性能指标的影响。结果表明:与自冷试件相比,水冷试件的质量烧失率明显减小、初始滑移发生更晚,且在荷载-滑移曲线下降段中,水冷试件表现得更平缓。在自冷方式下,随着历经最高温度的增大,试件的界面黏结强度先减小后增大,但在水冷方式下,界面黏结强度先增大后减小;与自冷试件相比,T超过400 ℃后水冷试件的界面黏结刚度开始退化,在600 ℃时界面黏结刚度退化较大;无论是自冷还是水冷,随着历经最高温度的增大,界面黏结耗能系数不断减小。     

碳钢及低合金钢在重庆和万宁地区大气腐蚀规律研究

通过对17种碳钢和低合金钢在重庆地区江津试验站和海南万宁试验站进行16年的长期暴露试验,得到各种钢在重庆和万宁地区的大气腐蚀长期变化规律。指出在江津地区,碳钢和低合金钢可以用4年的短期大气腐蚀数据预测长期大气腐蚀规律。在万宁地区初期腐蚀率较低,但一定时间后腐蚀率呈上升趋势,耐候钢的腐蚀可以采用短期腐蚀数据预测长期结果,对于其他钢种则不能用短期数据预测长期腐蚀情况。对于江津地区,工程上选材可主要考虑经济因素。在万宁地区,工程上选材应重点考虑材料性能的差异。     

海南湿热海洋大气环境Q235钢腐蚀行为研究及严酷度评估

目的 探究我国典型湿热海洋大气环境特征，以Q235钢为标杆材料，评估并可视化展示海南湿热海洋大气环境严酷度。方法 以海南岛为典型湿热海洋地区，基于分布全岛全域的13个站点开展自然大气环境试验，采集各站点大气环境数据与Q235钢材料性能数据。通过分析表观形貌、腐蚀质量损失等性能，探究Q235钢在海南大气环境的腐蚀行为规律及其在全岛不同区域的腐蚀程度差异。基于大气环境因素与Q235钢腐蚀行为间相关性研究，筛选腐蚀敏感环境因素，构建“腐蚀质量损失-敏感环境因素”映射模型。基于Q235钢海南各地区腐蚀质量损失数据，通过Griddata插值，计算绘制腐蚀质量损失分布地图。结果 掌握了Q235钢在海南各地区腐蚀行为差异，可视化展示了海南大气腐蚀严酷度。结论 影响Q235钢海南地区腐蚀的敏感环境因素为离海距离及湿度大于80%的时间。海南地区沿海岸及东部地区大气环境腐蚀严酷度高，中部及西部地区严酷度低。     

Material savings through structural steel reuse: A case study in Genoa

One of the most challenging issues in the field of sustainable design is that of limiting the environmental impact of structural systems, as they contribute significantly to raw material consumption, global carbon emissions and solid waste production. This paper addresses the approach of the reuse of steel structure without melting which allows for savings in steel mass and the reduction of waste amounts offering moreover an opportunity to avoid environmental burdens related to the recycling process. Recent studies have stressed the technical feasibility of this strategy, which appears particularly effective in those countries in which a building's life is rather short, such as in Japan and US, though its application encounters more difficulties in most European countries, owing to longer building use. Besides stressing the architectural and structural feasibility of the above-mentioned strategy, this research work aims to quantify the mass savings that are achievable in this manner by presenting a real case study set in Italy. It consists in a railway station, which has been designed keeping in mind the partial employment of structural elements recovered from an old industrial building that is no longer in use. To estimate the amount of steel saved, two different structural models for the designed building have been carried out and compared. In the first one, the structure has been designed on the assumption of the reusing of recovered structural elements; in the second one, the same structure has been designed considering the use of new elements only. The final result of the analysis shows that steel reuse allowed for savings of up to 30% of steel.     

高温下钢及组合钢节点有限元建模及基于构件的分析方法(英文)

欧洲规范EC3 Part 1-1第5章[1]允许工程师使用一些先进的有限元分析软件来分析和设计钢结构,如线弹性、刚塑性以及二阶弹塑性整体分析。这3种极不相同的分析方法,能够用于简支、半连续以及连续节点模型中[2]。节点模型根据刚度的不同,可分为铰接、半刚性和刚性模型;按照强度的不同,可分为铰接、部分强度和全强度模型。尽管大多数的工程问题仅仅要求进行线弹性分析,但仍有一些特殊结构可能要求采用高级分析以降低施工成本,例如底层无支撑钢框架结构。在这种结构中,采用半连续节点(具有半刚度和部分强度特性)进行框架分析,会显著增强结构抵抗名义水平荷载、风荷载、整体缺陷、地震作用时的抗侧刚度和强度,因此在控制的水平荷载下计算的横向侧移可能在EC3允许的范围内。在基于性能的抗火设计中,结构抗火工程师可能想利用钢节点潜在的刚度和强度,尤其是有端板节点的钢结构,这是一种最常见的钢结构施工形式。端板可以是部分深度的,或者是延伸端板,涵盖了名义铰接、半刚性和完全刚性节点模型。本文给出了端板节点高温性能研究的一系列数值分析结果;应用基于构件的方法,建立了这些节点在高温下的力学反应计算公式,以及梁腹板剪应力分量、连接处的拉应力和压应力区域的力学模型。基于构件的方法能够考虑钢节点的热约束效应。对已有钢端板节点试验进行了有限元模拟和基于构件的分析表明,2种方法的分析结果与试验结果的偏差都是可接受的,包括热约束效应。     

非膨胀型防火涂料的等效热传导系数及其试验方法

热传导系数是表征非膨胀型防火涂料隔热性能最重要的参数,也是进行钢构件升温计算所必需的参数。非膨胀型防火涂料的热传导系数随温度升高有较大变化,采用常温下的热传导系数来计算钢构件在火灾下的温度将导致较大的误差。从工程应用角度,热传导系数采用一个常数可极大地简化计算,因此本文提出了等效热传导系数的概念及其试验方法。该方法基于非膨胀型防火涂料保护钢构件标准耐火试验,可综合反映涂料在火灾下的实际性能。试验与理论计算的对比表明,采用等效热传导系数可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温。     

基于振动传递率的钢框架损伤识别试验研究

提出了基于振动传递率和主元分析相结合的新的损伤识别方法。首先,由结构无损伤时某2个位置的振动传递率样本构成结构的参考总体,以结构损伤状态时相同位置的振动传递率构成待检样本集;其次,把待检样本逐个代入到参考总体中,构成多个原始数据矩阵;然后,对所有原始数据矩阵进行主元分析并构造相应的控制椭圆和T2控制图,以前2阶主元在控制椭圆和T2控制图中的分布来确定结构是否存在损伤;最后,用一钢框架结构试验验证了本文方法的有效性,并引入振动传递率幅值的总体变化来识别结构损伤位置,损伤识别结果显示,此损伤指标能够很好的识别结构单一位置的损伤。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架耐火性能研究

建立了局部火灾下多层多跨矩形钢管混凝土柱-钢梁平面框架温度场和力学性能分析的有限元模型。在考虑楼板影响的基础上,研究了保护层厚度不同时钢管混凝土框架结构的温度场分布规律。研究了不同受火工况条件下钢管混凝土框架结构的变形和破坏规律、耐火极限状态、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律。分析表明,梁保护层厚度影响钢梁温度分布形式;火灾下,框架结构发生了受火梁的整体屈曲破坏。     

受火侵袭波纹腹板钢梁的侧向弯扭屈曲及其参数分析

基于ANSYS的有限元数值计算,考查了简支波纹腹板钢梁在火灾作用下的侧向弯扭屈曲。通过与平腹板钢梁的临界温度作比较,研究了波纹腹板钢梁分别在纯弯矩和集中载荷作用下的抗火性能,并分析了栽荷比、初始缺陷等因素对波纹腹板钢梁抗火性能的影响。分析表明,波纹腹板钢梁与平腹板钢梁在火灾作用下有相同的侧向弯扭屈曲性能。     

某钢结构物流中心火灾案例及结构抗火分析

2011年3月,某钢结构物流中心发生火灾,过火面积约7000m2,损失惨重。通过对该例火灾的起因、火势蔓延、结构倒塌进行分析,探讨钢结构建筑防火设计和结构抗火措施。研究结果表明:①钢结构因本身抗火性能差,易垮塌,不利于火灾扑救;②在火灾中钢结构易整体破坏,造成重大损失;③由于未采取防火分隔,扩大了火灾蔓延途径和过火面积,加剧了火灾损失,也加大了火灾扑救难度。为了减轻火灾损失,应当:①合理设置防火分隔;②提高或保证钢柱、钢梁的耐火极限,以提升结构抗火能力;③加强对钢构件和结点的防火保护;④保证自动喷水灭火系统的正常运行,有效实施初期灭火。