工业建筑可靠性检测鉴定技术讲座(五)

第四讲 结构构件变形检测1 检测目的 检测建筑物整体及结构构件的变形状态是综合判断建筑物可靠性的重要依据之一。结构构件产生过大的变形,不仅说明结构或构件本身的刚度和承载能力下降,有可能发生危险,而且还可能使其它结构构件产生过大应力,导致整个建筑物承载能力下降,而处于不安全状态。因此,在检测结构构件的变形过程中,一方面要注意发生变形的原因、变形不良后果以及变形对其它构件承载能力的不良影响,另一方面还要掌握整个建筑物的变形情况。 由于变形与构件断面、材料强度、荷载大小、裂缝、支承节点等有密切关系,所以检测变形时必须与这些项目同时进行。 变形检测内容包括:结构构件的变形测量和基础沉降观测两大部分。2 结构构件变形测量2.1 测量项目及内容 (1)结构构件挠度测量:梁、板、屋架、桁架、托架等构件在静、动载作用下的挠度值测量。     

某大空间建筑钢结构性能化消防设计分析

本文通过对钢结构建筑及其构件防火性能的深入分析,结合钢结构建筑的优势、发展前景以及在防火领域的特性,以某大空间建筑为例探讨钢结构建筑性能化消防设计,通过性能化结构抗火分析了解钢构件在真实火灾下的性能,确定钢结构建筑的防火保护策略,从而增强钢结构建筑在火灾下的整体性和稳定性。     

轴向约束钢柱温度应力影响因素研究

建筑结构多为超静定结构.火灾条件下,组成结构的各构件在受到不均匀温度作用时,构件内将会产生温度应力.温度应力增加了构件的作用荷载,并影响受火钢柱的稳定性,是导致约束钢柱屈服破坏的主要原因.根据文献分析,轴向约束钢柱的温度应力影响因素主要有轴向约束刚度、长细比、初应力水平和构件升温.采用试验方法研究各因素对约束钢柱温度应力的影响规律.在温度应力增长阶段,构件所产生的温度应力与构件的温度升高值之间为线性关系,温度越高,温度应力越大.温度应力随轴向约束刚度和长细比的增大而增大;初应力水平越高,温度应力值越小.初应力水平的大小不影响温度应力的增长,但决定构件何时进入塑性状态.     

新型装配式法兰外环板式节点恢复力模型研究

为了解决钢结构建筑在构件的运输以及施工过程中存在的诸多问题,设计开发了一种全部连接均采用螺栓的新型装配式钢结构柱梁连接节点.针对此类节点进行了低周循环加载试验,通过对试验现象的总结及构件破坏特性的分析,对试验数据进行回归计算后建立了新型外环板式节点的骨架曲线模型和恢复力模型.研究结果表明:所提出的装配式方钢管柱-H型钢...     

钢筋混凝土构件粘贴钢板及玻璃钢补强加固的尝试

随着粘接技术和高分子材料的发展,该技术在工业建筑混凝土构配件的粘接和外形复杂的屋盖、梁柱、节点、弯剪压构件的胶接中应用日益广泛。德国、瑞士、英国、日本、美国、原苏联等在不同建筑结构中进行过胶接试验和工程应用。我国80年代初开始也对钢筋混凝土梁、柱的补强加固做过一些小型构件试验和应用,并取得一定效果,但对于静态承载构件补强加固方式、效果及工艺性的探     

机架对噪声影响的研究

通过对结构的动刚度和动柔度这些衡量机械结构常用指标的研究,提高结构动刚度的措施之一就是提高结构的静刚度。合理地设计结构的断面形状和尺寸、合理地选择构件的壁厚、改善构件间的连接刚性等可以达到提高结构静刚度的目的,是降低设备噪声的有效途径。在对机架撑档截面抗变形能力、撑档与墙板连接面积、连接强度和噪声关系的研究和试验过程中,逐步总结出撑档抗变形能力的提高有利于噪声的降低,但这种关系是有一定限制的,一旦机架刚性接近刚体,机架抗变形能力的提高就不能影响整机的噪声值。     

概念设计与结构措施在建筑结构和消防设计中的应用研究

本文探讨了概念设计和结构措施在建筑结构设计中的应用。通过概念设计,可以在结构优化与节能设计中发挥重要作用,包括结构形式选择优化、材料的优化选择和建筑形态的优化设计。结构措施在建筑结构设计中起着关键作用,包括增加梁柱截面尺寸、采用预应力技术以及加强连接节点设计。通过概念设计与结构措施的融合,实现了更高水平的建筑结构性能。本文结合实例分析,详细论述了这一过程,旨在为建筑结构设计提供更为综合的思路和方法。     

火灾环境下具有弹性支座钢构件的稳定性能

根据弹性稳定理论原理研究了具有弹性支座钢结构构件在火灾环境下的静力特性问题 ,导出了高温下钢构件的静力稳定临界荷载和长度计算式 ,并讨论了温度、杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度等因素对杆件静力稳定临界荷载和长度的影响 ,分析表明 ,杆件的侧向弹簧刚度、杆长、保护层厚度对杆件的稳定承载力影响较大 ,并探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题。     

中空夹层钢管混凝土柱受力性能研究

为研究不同空心率对中空夹层钢管混凝土柱的受力性能的影响,对3个不同空心率的中空夹层钢管混凝土柱试件和1个普通钢管混凝土柱试件进行了非线性有限元分析.结果表明:与普通钢管混凝土柱相比,中空夹层钢管混凝土柱承载力和刚度有了明显的提高,塑性和延性性能也相应提高.中空夹层钢管混凝土柱受力性能更加合理,它充分利用了钢材和混凝土各自受力性能的优势,大幅提高了建筑结构的安全性能,是一种发展前景非常广阔的结构形式.     

水喷淋作用下建筑构件实际耐火性能的概率分布特性研究

采用确定性研究和随机性研究相结合的方法,利用防火安全策略的“等价性”概念对水喷淋作用下的建筑构件实际耐火性能的概率分布特性进行了研究。水喷淋系统会影响实际火灾热环境中的热释放速率,从喷水密度的概率分布出发,可以推导出建筑构件耐火当量时间的正态分布函数。     

截面温度非均匀的防火装饰一体化钢梁的抗火性能分析

基于ANSYS软件建立了细石混凝土半填充、细石混凝土全填充和加气混凝土砌块填充三种防火构造的分析模型,探究了截面温度非均匀分布对防火装饰一体化钢梁的温度场和剩余承载力的影响,分析了钢梁上下翼缘及腹板参数对构件抗火性能的影响。结果表明,翼缘宽度的增大会明显降低钢梁的剩余承载力,翼缘厚度的增加会导致钢梁承载力略有下降,钢梁高度的变化对剩余承载力影响不大。给出了防火装饰一体化钢梁剩余承载力的简化计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好。     

火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(I)：理论与公式

介绍了火灾下有匀质防火层保护的钢构件温度计算的一维传热模型。给出了求解该模型的相关边界条件和假定,并给出求解该一维传热模型在不同边界条件下的解。通过分析三种典型防火材料保护下、截面系数不同的三种截面的升温,比较了由我国规范CECS200、欧洲规范、欧钢协标准、美国规范及其他学者推荐的方法得到的结果,并对照有限元结果,考察了不同计算方法的有效性。结果表明,CECS200与国外规范给出的结果符合良好且略微偏高。通过计算典型截面在不同耐火极限要求下的最小保护层厚度,比较了各国规范的设计结果。结果显示,由不同规范推荐的公式计算得到的最小保护层厚度相差不大。CECS200计算的最小保护层厚度与国外规范一致,与欧洲规范得到的结果基本相同。研究表明,在标准火灾环境中我国规范给出的方法合理有效且形式简单便于工程运用。     

受火方式和防火层对梁柱全焊节点抗火性能影响分析

梁柱节点作为钢结构的重要组成部分,在火灾下极易遭到破坏。全焊节点具有较好的塑性变形能力,且抗震性能较好,在高烈度地震地区广泛应用。采用有限元法对梁柱全焊节点抗火性能进行数值模拟,研究不同受火方式下全焊节点的力学行为,揭示不同受火方式时梁柱各节点处温度变化规律,并对比分析有无防火层对全焊节点温度的影响规律。研究结果表明:不同受火方式对全焊节点温度影响较大。节点全部受火时节点各处温度变化曲线基本接近,结构各部位温差较小,整体处于高温状态;梁柱两面受火时受火面温度马上升高,远离受火位置的节点温度升高缓慢,节点各处温差较大。将节点全部受火与不受火进行对比发现,节点全部受火时节点各处应力明显大于不受火情况,温度升高使节点承载能力下降。在柱内壁和梁下侧施加防火层,升温最快的是防火层区域,且有防火层区域节点温度整体低于无防火层节点,对节点施加防火层可以有效降低整体结构升温。     

电力配电房在火灾下的有限元模拟分析

针对钢框架结构形式的电力配电房在基本荷载组合工况下构件承载能力的关键问题,运用ABAQUS有限元分析软件对模型进行空间静力分析,得出电力配电房在各种工况下的最不利荷载及其位置;针对电力配电房在火灾工况下构件耐火性能的关键问题,运用ABAQUS模拟分析其在火灾工况下的温度场分布和钢框架结构的承载能力和力学性能,并对这两类工况对比分析。研究结果表明:在基本荷载工况下,电力配电房在恒荷载与活荷载形成的组合效应下产生的沿X、Y、Z方向的剪力和弯矩最大,且其形成的竖向位移也最大;在火灾工况下,电力配电房最大应力位置与普通荷载工况大致相同,但最大位移位置不同;虽有局部钢材应力超限,但钢框架结构仍具备承载能力,设计人员可将应力超限的构件替换为屈服强度更高的钢材而非全部替换,既保证了整体结构的安全性,又达到节约材料降低造价的目的。     

不均匀防火涂层对火灾条件下某简支钢梁温升和变形特性的影响

在钢结构抗火研究中通常假设构件表面防火涂料涂刷均匀、厚度一致.但实际上这些涂层由于多种原因厚度并不一致,不均匀防火涂层可能对钢构件的温升特性和结构抗火性能产生影响.基于已被证实的不均匀防火涂层厚度服从正态分布的假设,运用有限元软件ANSYS分析了某简支钢梁在标准温升火灾条件下的温升和变形特性,研究结果表明:钢梁轴向温度不再一致,并呈区域分布,横截面温度呈非对称分布;涂层的不均匀性对轴向变形影响较小,但对构件挠度影响较大.标准差越大,其温度和挠度的相对误差越大.     

单面受火的方中空夹层钢管混凝土短柱耐火极限

为研究单面受火的方中空夹层钢管混凝土短柱耐火极限,在合理选择材料本构关系和边界条件的基础上,利用ABAQUS软件建立了高温下方中空夹层钢管混凝土短柱温度场和力学场分析模型,通过与试验数据对比验证,结果吻合良好。基于此模型,对不同的混凝土强度、钢管强度、内钢管厚度、空心率、荷载比进行耐火极限参数分析,并定量给出计算此类构件耐火极限的简化公式。研究结果表明:荷载比是构件耐火极限的主要影响参数。荷载比越大,构件的耐火极限越小。     

火灾下圆钢管约束钢筋混凝土短柱轴压性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾下圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾下轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了环境温度、混凝土强度、钢管屈服强度、截面尺寸、含钢率等参数对火灾下轴压性能的影响规律。结果表明:火灾下各试件核心混凝土纵向应力发展规律较为相似,且应力分布趋向均匀;环境温度对试件轴压刚度的影响大于极限承载力,材料强度对极限承载力的影响较大,增大钢管含钢率可一定程度提高试件轴压刚度;提出了火灾下此类试件极限承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

相对两面受火的方中空夹层钢管混凝土柱耐火极限

在已有设计与实践中,较多关注四面均匀受火的钢管混凝土柱耐火极限的研究。但是通常在实际火灾中,钢管混凝土柱常出现相对两面受火这种非均匀受火情况,且该受火情况下钢管混凝土柱的受力机理与抗火性能与均匀受火情况有所不同。因此以方中空夹层钢管混凝土短柱为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立了方中空夹层钢管混凝土短柱在相对两面受火情况下的抗火分析模型,利用试验验证后的模型对构件耐火极限的影响因素进行了分析,分析结果表明:荷载比是影响方中空夹层钢管混凝土柱耐火极限的主要影响参数,表现为荷载比越大,耐火极限越小。基于参数分析结果,回归了相对两面受火方式下的构件耐火极限简化计算公式,为以后对此类构件耐火极限的研究提供参考。     

阴角邻面火灾作用下L型钢管混凝土柱耐火极限研究

运用有限元软件ABAQUS计算L形带肋钢管混凝土柱阴角相邻两面受火全过程下的耐火极限,分析了阴角邻面受火方式下构件内部温度场和应力场的变化规律,在此基础上分析荷载比、宽厚比、计算长度、加劲肋纵向间距、荷载偏心率、荷载角等参数对耐火极限的影响规律。数据表明:荷载比、计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增大,耐火极限基本呈线性下降;加劲肋间距对构件耐火性能影响较小;由于L形柱的特殊形式,偏心荷载对耐火极限的影响规律较复杂,荷载作用点偏向低温区可以提高耐火极限。