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火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究

张建春 张大山 董毓利 王卫华

张建春, 张大山, 董毓利, 王卫华. 火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
引用本文: 张建春, 张大山, 董毓利, 王卫华. 火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
ZHANG Jian-chun, ZHANG Da-shan, DONG Yu-li, WANG Wei-hua. EXPERIMENTAL STUDY ON INTERNAL FORCE VARIATION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAM UNDER FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
Citation: ZHANG Jian-chun, ZHANG Da-shan, DONG Yu-li, WANG Wei-hua. EXPERIMENTAL STUDY ON INTERNAL FORCE VARIATION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAM UNDER FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281

火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
基金项目: 国家自然科学基金项目(51308233,51778250);华侨大学研究生科研创新基金项目(17011086007)
详细信息
    作者简介:

    张建春(1988-),男,山东德州人,博士生,主要从事组合结构抗火方面的研究(E-mail:1400204002@hqu.edu.cn);董毓利(1965-),男,江苏赣榆县人,教授,博导,主要从事混凝土结构抗火性能的研究(E-mail:dongyl@hqu.edu.cn);王卫华(1980-),男,河南周口人,副教授,工学博士,硕导,主要从事组合结构抗火方面的研究(E-mail:whwang@hqu.edu.cn).

    通讯作者: 张大山(1981-),男,山东夏津县人,副教授,工学博士,硕导,主要从事混凝土结构抗火性能的研究(E-mail:zhangds@hqu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU398.9;TU352.5

EXPERIMENTAL STUDY ON INTERNAL FORCE VARIATION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAM UNDER FIRE

  • 摘要: 实际工程中,钢-混凝土组合梁大多具有轴向约束,从而使得组合梁在大变形时产生悬链线效应来继续承担外部荷载。为研究火灾下钢-混凝土组合梁的悬链线效应产生机制,开展了2块足尺钢-混凝土组合梁的火灾试验,测试组合梁截面内力随受火时间的变化过程。介绍了试件设计、加载方案和测量内容,描述了相关试验现象及破坏特征,得出以下主要结论:升温时,组合梁截面温度梯度分布变化较大且易产生附加弯矩,对组合梁极限承载能力产生不利影响;火灾下组合梁的破坏模式主要表现为梁端负弯矩处形成明显的塑性铰,同时板底钢梁的受拉下翼缘出现整体侧向失稳,这与常见单个钢梁的受压翼缘屈曲而整体失稳的现象相悖;荷载比是影响组合梁抗火性能重要的参数之一;通过实测得到火灾发生时组合梁内力的变化过程,分析出在同等条件下的相同时间内,荷载值越大组合梁悬链线效应越明显。
  • [1] 聂建国, 余志武. 钢-混凝土组合梁在我国的研究及应用[J]. 土木工程学报, 1999, 32(2):3-8. Nie Jianguo, Yu Zhiwu. Research and practice of steel-concrete composite beams in China[J]. China Civil Engineering Journal, 1999, 32(2):3-8. (in Chinese)
    [2] 余志武, 丁发兴. 钢-混凝土组合结构抗火性能研究与应用[J]. 建筑结构学报, 2010, 31(6):96-109. Yu Zhiwu, Ding Faxing. Fire performance research and application on steel-concrete composite structures[J]. Journal of Building Structures, 2010, 31(6):96-109. (in Chinese)
    [3] 王卫永, 李国强. 钢-混凝土组合梁抗火性能研究综述[J]. 建筑钢结构进展, 2014, 16(5):1-8. Wang Weiyong, Li Guoqiang. A state-of-the-art review on fire resistance of steel-concrete composite beams[J]. Progress in Steel Building Structures, 2014, 16(5):1-8. (in Chinese)
    [4] Liu T C H, Fahad M. K, Davies J M. Experimental investigation of behaviour of axially restrained steel beams in fire[J]. Journal of Constructional Steel Reseach, 2002, 58(2):1211-1230.
    [5] 董毓利. 两层两跨组合钢框架抗火性能的试验研究[J]. 建筑钢结构进展, 2009, 11(3):37-50. Dong Yuli. Experimental study on performance of 2-storey and 2-bay composite steel frames subjected to fire[J]. Progress in Steel Building Structures, 2009, 11(3):37-50. (in Chinese)
    [6] 赵金城, 沈祖炎, 沈为平. 钢框架结构抗火性能的试验研究[J]. 土木工程学报, 1997, 30(2):49-55. Zhao Jincheng, Shen Zuyan, Shen Weiping. Experimental research on resistance of steel frames[J]. China Civil Engineering Journal, 1997, 30(2):49-55. (in Chinese)
    [7] 李国强, 贺军利, 蒋首超. 约束钢梁抗火试验与验算[J]. 土木工程学报, 2000, 33(4):23-26. Li Guoqiang, He Junli, Jiang Shouchao. Fire-resist ant experiment and theoretical calculation of a steel beam[J]. China Civil Engineering Journal, 2000, 33(4):23-26. (in Chinese)
    [8] Yin Y Z, Wang Y C. Analysis of catenary action in steel beams using a simplified hand calculation method, Part 2:Validation for non-uniform temperature distribution[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2005, 61(3):213-234.
    [9] 毛小勇, 肖岩. 标准升温下轻钢-混凝土组合梁的抗火性能研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2005, 32(2):64-70. Mao Xiaoyong, Xiao Yan. Behavior of lightweight steel-concrete composite beams subjected to standard fire[J]. Journal of Hunan University (Natural Sciences), 2005, 32(2):64-70. (in Chinese)
    [10] 高轩能, 黄文欢, 朱皓明. 冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁受火试验研究[J]. 建筑结构学报, 2012, 33(5):141-149. Gao Xuanneng, Huang Wenhuan, Zhu Haoming. Experimental research on cold-formed thin-walled channel steel concrete beam exposed to fire[J]. Journal of Building Structures, 2012, 33(5):141-149. (in Chinese)
    [11] 王园园, 段树金, 牛润明. 钢-混凝土组合与叠合双重作用梁负弯矩区刚度和叠合面滑移研究[J]. 工程力学, 2018, 35(增刊):265-269. Wang Yuanyuan, Duan Shujin, Niu Runming. Analysis of bending stiffness and contact slip of a steel-concrete composite beam with double actions of combination and lamination[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(Suppl):265-269. (in Chinese)
    [12] Ahn J, Lee C. Fire behavior and resistance of partially encased and slim-floor composite beams[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2017, 12(9):276-285.
    [13] 李国强, 王银志, 郝坤超. 约束组合梁抗火性能试验研究[J]. 自然灾害学报, 2007, 16(6):93-98. Li Guoqiang, Wang Yinzhi, Hao Kunchao. Experimental investigation on fire-resistant behavior of restrained composite beams[J]. Journal of Natural Disasters, 2007, 16(6):93-98. (in Chinese)
    [14] 李国强, 周宏宇. 钢-混凝土组合梁抗火性能试验研究[J]. 土木工程学报, 2007, 40(10):19-26. Li Guoqiang, Zhou Hongyu. Experimental study on the fire resistance of steel-concrete composite beams[J]. China Civil Engineering Journal, 2007, 40(10):19-26. (in Chinese)
    [15] 李国强, 王银志, 崔大光. 约束组合梁抗火试验及理论研究[J]. 建筑结构学报, 2009, 30(5):177-183. Li Guoqiang, Wang Yinzhi, Cui Daguang. Experimental investigation and theoretical analysis of restrained composite beam subjected to fire[J]. Journal of Building Structures, 2009, 30(5):177-183. (in Chinese)
    [16] 李国强, 王银志, 王孔藩. 考虑结构整体的组合梁极限抗火性能分析[J]. 力学季刊, 2006, 27(4):726-732. Li Guoqiang, Wang Yinzhi, Wang Kongfan. Research on fire resistance capacity of composite beams with considering axial restrain[J]. Chinese Quarterly of Mechanics, 2006, 27(4):726-732. (in Chinese)
    [17] 王银志, 李国强. 考虑结构整体性的组合梁抗火性能研究[J]. 自然灾害学报, 2008, 17(3):96-105. Wang Yinzhi, Li Guoqiang. Research on fire-resistance capacity of composite beams with considering structural integrity[J]. Journal of Natural Disasters, 2008, 17(3):96-105. (in Chinese)
    [18] 董毓利, 王德军. 框架组合梁抗火性能试验[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2008, 40(2):178-182. Dong Yuli, Wang Dejun. Experimental study on behavior of frame composite steel beams in fire[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2008, 40(2):178-182. (in Chinese)
    [19] 吕俊利, 董毓利, 杨志年. 受火条件下整体结构中组合梁破坏形态研究[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2010, 26(5):823-827. Lü Junli, Dong Yuli, Yang Zhinian. Study of the composite beam's failure modes in whole structure under fire[J]. Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science), 2010, 26(5):823-827. (in Chinese)
    [20] 吕俊利, 董毓利, 杨志年. 单跨组合梁火灾变形性能研究[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2011, 43(8):16-20. Lü Junli, Dong Yuli, Yang Zhinian. Deformation investigation of single-span composite beam subjected to fire[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2011, 43(8):16-20. (in Chinese)
    [21] 李兵, 董毓利, 娄永杰, 等. 足尺钢框架中连续板格火灾实验研究[J]. 工程力学, 2015, 32(1):145-153. Li Bing, Dong Yuli, Lou Yongjie, et al. A fire test of continuous panels in a full-scale steel-framed structure[J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(1):145-153. (in Chinese)
    [22] Ali N, Faris A, Naveed A, et al. Fire resistance of axial restraint composite floor steel cellular beams[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2017, 136(9):229-237.
    [23] 张超, 薛铎, 王广勇, 等. 火灾后型钢混凝土框架结构力学性能试验研究及分析[J]. 工程力学, 2018, 35(5):152-161. Zhang Chao, Xue duo, Wang Guangyong, et al. Experimental research and analysis on the post-fire performance of steel reinforced concrete frame structures[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(5):152-161. (in Chinese)
  • [1] 胡立黎, 尹卫泽.  钢梁与钢管混凝土束剪力墙端板式刚接节点 . 工程力学, 2020, 37(6): 60-64. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.ST03
    [2] 邵珠山, 魏玮, 陈文文, 郜介璞, 袁媛.  微波加热岩石与混凝土的研究进展与工程应用 . 工程力学, 2020, 37(5): 140-155,165. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0352
    [3] 王萌, 郭勇超.  内嵌钢板及边缘框架相互作用对带连梁低屈服点钢板剪力墙结构受力性能的影响 . 工程力学, 2020, 37(): 1-15. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.10.0640
    [4] 何文福, 曾一峰, 许浩, 刘文光, 冯德民.  锥形非固结隔震支座理论模型参数试验研究及其结构地震响应分析 . 工程力学, 2020, 37(5): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0410
    [5] 邓明科, 郭莉英, 李睿喆, 陈佳莉.  高延性混凝土加固钢筋混凝土梁抗震性能试验研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-9. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0237
    [6] 罗立胜, 陈万祥, 郭志昆, 范鹏贤, 袁鹏.  考虑面力作用的HFR-LWC梁抗爆试验研究 . 工程力学, 2020, 37(5): 237-248. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.0421
    [7] 邓明科, 李琦琦, 马福栋, 黄政.  高延性混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究 . 工程力学, 2020, 37(5): 55-63. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.06.0367
    [8] 李海艳, 张博扬, 李金书.  钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯力学性能试验与计算 . 工程力学, 2020, 37(6): 131-139. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.08.0428
    [9] 张艳霞, 庞占洋, 武丙龙, 王彦.  装配式自复位钢框架-开缝钢板剪力墙结构试验研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-7.
    [10] 付伟庆, 李茂, 李通, 张春巍.  多阶梯被动变阻尼装置设计、试验及结构风振控制分析 . 工程力学, 2020, 37(6): 225-233. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.09.0523
    [11] 金浏, 蒋轩昂, 杜修力.  轻骨料无腹筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应:细观模拟 . 工程力学, 2020, 37(): 1-11. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0253
    [12] 金浏, 李平, 杜修力, 李冬.  箍筋约束混凝土圆柱轴压强度尺寸效应律 . 工程力学, 2020, 37(5): 64-73. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0166
    [13] 顾倩, 夏恒, 何军.  相依失效生命线工程系统抗震可靠度估计的统一RDA算法 . 工程力学, 2020, 37(): 1-12.
    [14] 赵志宏, 刘桂宏, 徐浩然.  深地能源工程热水力多场耦合效应高效模拟方法 . 工程力学, 2020, 37(6): 1-18. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.ST09
    [15] 汪炳, 黄侨, 刘小玲.  考虑多组件疲劳损伤的组合梁剩余承载力计算方法及试验验证 . 工程力学, 2020, 37(6): 140-147. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.08.0434
    [16] 邓明科, 张敏, 张阳玺, 陈森.  内置钢板-高延性混凝土组合连梁抗震性能试验研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0568
    [17] 李杨, 李延涛, 邢万里, 丁井臻, 宗金辉.  钢管混凝土柱-双面组合作用梁框架节点抗震性能试验研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-11. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.08.0427
    [18] 高向宇, 李杨龙, 李建勤, 徐吉民.  钢支撑动力屈曲致扭机理及BRB减扭机理的研究 . 工程力学, 2020, 37(): 1-9. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.12.0748
    [19] 吕俊利, 吕京京, 蔡永远, 仲崇强.  分离式叠合板组合梁抗火性能研究与数值分析 . 工程力学, 2020, 37(5): 249-256. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.09.0535
    [20] 李杨, 任沛琪, 丁井臻, 李延涛, 邢万里, 宗金辉.  钢-混凝土双面组合作用梁基本力学性能试验研究与数值模拟 . 工程力学, 2020, 37(5): 82-93. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0283
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-29
  • 修回日期:  2018-09-05
  • 刊出日期:  2019-06-25

火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51308233,51778250);华侨大学研究生科研创新基金项目(17011086007)
    作者简介:

    张建春(1988-),男,山东德州人,博士生,主要从事组合结构抗火方面的研究(E-mail:1400204002@hqu.edu.cn);董毓利(1965-),男,江苏赣榆县人,教授,博导,主要从事混凝土结构抗火性能的研究(E-mail:dongyl@hqu.edu.cn);王卫华(1980-),男,河南周口人,副教授,工学博士,硕导,主要从事组合结构抗火方面的研究(E-mail:whwang@hqu.edu.cn).

    通讯作者: 张大山(1981-),男,山东夏津县人,副教授,工学博士,硕导,主要从事混凝土结构抗火性能的研究(E-mail:zhangds@hqu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU398.9;TU352.5

摘要: 实际工程中,钢-混凝土组合梁大多具有轴向约束,从而使得组合梁在大变形时产生悬链线效应来继续承担外部荷载。为研究火灾下钢-混凝土组合梁的悬链线效应产生机制,开展了2块足尺钢-混凝土组合梁的火灾试验,测试组合梁截面内力随受火时间的变化过程。介绍了试件设计、加载方案和测量内容,描述了相关试验现象及破坏特征,得出以下主要结论:升温时,组合梁截面温度梯度分布变化较大且易产生附加弯矩,对组合梁极限承载能力产生不利影响;火灾下组合梁的破坏模式主要表现为梁端负弯矩处形成明显的塑性铰,同时板底钢梁的受拉下翼缘出现整体侧向失稳,这与常见单个钢梁的受压翼缘屈曲而整体失稳的现象相悖;荷载比是影响组合梁抗火性能重要的参数之一;通过实测得到火灾发生时组合梁内力的变化过程,分析出在同等条件下的相同时间内,荷载值越大组合梁悬链线效应越明显。

English Abstract

张建春, 张大山, 董毓利, 王卫华. 火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
引用本文: 张建春, 张大山, 董毓利, 王卫华. 火灾下钢-混凝土组合梁内力变化的试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
ZHANG Jian-chun, ZHANG Da-shan, DONG Yu-li, WANG Wei-hua. EXPERIMENTAL STUDY ON INTERNAL FORCE VARIATION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAM UNDER FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
Citation: ZHANG Jian-chun, ZHANG Da-shan, DONG Yu-li, WANG Wei-hua. EXPERIMENTAL STUDY ON INTERNAL FORCE VARIATION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAM UNDER FIRE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(6): 183-192,210. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0281
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