樑柱式木結構框架抗火性能及火災後評估方法研究

《樑柱式木結構框架抗火性能及火災後評估方法研究》是依託東南大學，由張晉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：樑柱式木結構框架抗火性能及火災後評估方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張晉
• 依託單位：東南大學

中文摘要

木材的可燃性帶來的木結構建築防火問題是不容迴避的焦點。長期以來，我國木結構火災性能研究欠缺，木結構防火設計的規範條文只能參考國外相關規範，而不能很好的結合國內樹種和木結構特點，導致木結構建築存在一定的防火隱患，對受火後的木結構也無鑑定標準。本課題擬在前期研究基礎上，對兩面受火木柱、三面受火木樑、燕尾榫節點、螺栓-鋼填板節點、榫卯連線框架、鋼填板連線框架、鋼填板連線斜撐框架等，進行不同受火時間、以及耐火極限試驗研究，建立炭化延時模型，研究受火破壞機制；通過對受火後試件的炭化層厚度檢查、阻抗儀無損檢測、以及基於框架動態特性的損傷診斷，並與標準小試件力學強度試驗、試件剩餘承載力試驗建立聯繫，建立完善火災後樑柱式木結構評估方法；建立並完善給定環境溫度場作用下的木框架抗火數值計算方法，並系統集成其它火災模擬軟體，建立統一的樑柱式木結構框架火災結構安全模擬軟體平台，進一步提高我國木結構抗火研。

結題摘要

木材的可燃性帶來的木結構建築防火安全問題是不容迴避的焦點。長期以來，我國木結構防火性能研究欠缺，木結構防火設計的規範條文只能參考國外相關規範，而不能很好的結合國內樹種和木結構特點，導致木結構建築存在一定的防火隱患，對受火後的木結構也無鑑定標準。本課題在前期研究基礎上，利用水平燃燒爐，進行不同持荷條件、不同表面處理方法（不處理、石灰膏抹面、防火塗料抹面）下的受彎木樑、受壓木柱受火試驗，研究內部關鍵部位溫度時程規律、跨中撓度時程曲線，研究其破壞歷程、最終破壞特徵、炭化層分布狀況等破壞機理，並改進木構件抗火數值計算方法；利用垂直燃燒爐，進行不同持荷條件、不同表面處理方法的足尺比例木結構節點受火試驗。在前述木樑、柱抗火研究基本內容基礎上，重點研究節點不同組件之間溫度場分布規律、變形特點、炭化層分布特點、耐火極限和變形特徵，並改進熱傳遞模型，使其包括對鋼材、空氣等不同物質熱物性的考慮，準確體現熱量在節點各組件間的傳遞規律；利用水平燃燒爐，對 1:2 比例的單層單跨框架-鋼填板純框架、框架-榫卯連線純框架、框架-鋼填板斜撐框架，進行不同持荷條件、不同表面處理方法的耐火極限試驗。重點研究火災中框架溫度場、位移反應、內力重分布情況，以及火災後框架表面裂縫、炭化層分布、殘餘變形等，分析不同持荷條件、不同表面處理方法對框架結構火災反應和抗火性能的影響，完善給定環境溫度場下木框架數值模擬方法，分析火災情況下框架結構的非線性性能，考慮幾何非線性、依賴於溫度的材料非線性、溫度分布沿截面高度上的變化等；根據經典傳熱學理論及有限元基本理論，利用大型通用有限元軟體ABAQUS建立熱-結構耦合模型，分析榫卯節點連線形式的樑柱式木結構框架的溫度場分布、木材炭化速度和耐火極限；對受火試驗後木框架進行極限承載力試驗，研究木框架荷載-位移曲線、截面應變變化等基本力學性能及受火後極限承載力變化情況與破壞規律，為木框架的剩餘承載力評估提供試驗依據。