《預應力張弦梁結構抗火性能與防火設計方法研究》是依託同濟大學，由樓國彪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：預應力張弦梁結構抗火性能與防火設計方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：樓國彪
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
預應力張弦梁結構是工程常用的大跨度結構形式。由於火災下鋼材性能退化和熱膨脹導致拉索預應力嚴重損失、拉索錨固節點鑄體材料（低熔點鋅銅合金、環氧樹脂）熔點低等不利因素影響，張弦梁結構抗火性能遠比普通鋼結構差，但目前國內外對此研究很少。為此，本項目擬採用試驗和有限元理論、基於極限平衡狀態的溫度增量疊代分析法循狼台相結合的研究方法，從材料、節點、構件、結構層次對預應力張弦梁結構抗火關鍵技術問題開展系統研究，揭示火災作用對索體材料力學物理性能、索體錨固節點受力性能、預應力張弦梁受力性能的影響規律，建立索體材料的熱膨脹係數、強度、彈性模量與溫度之間關係模型以及高溫應力-應變本構關係模型，建立火災下索體升溫及預拉力損失簡化計算方法、索體錨固乃鑽多紙節點防火設計方法、張弦梁抗火承載力實用計算方法，提出預應力張弦梁抗火安全準則，系統地解決預應力張弦梁抗火分析及防火設計問題，為工程設計及規範編制提供依據。
結題摘要
預應力張弦梁結構是由剛性上弦、預應力拉索及腹桿連線形成的混合雜交自平衡結構體系，結構受力合理，自重輕，近年來廣泛套用於大跨結構屋蓋體系中。然而，由於結構中存在預應力，拉索錨固節點鑄體材料熔點低，且邀訂恥高溫下預應力索體強度退化更為嚴重等因素，張弦梁結構抗火性能比普通結構鋼更差。但是，國內外對於預應力張弦梁結構抗火研究很少，在工程實踐中按普通鋼結趨漿鞏棵構進行抗火設計，造成極大的安全隱患。本項目通過試驗研究、理論分析，從材料、節點、構件、結構層次對預應力張弦梁結構抗火關鍵技術問題開展了樂欠較為的系統研究：（1）對1860MPa級鋼絲進行了高溫熱膨脹係數試驗研究，揭示了溫度對熱膨脹係數的影響，建立了高溫熱膨脹係數擬合公式；（2）對1860MPa級鋼絞線、1860MPa級預應力鋼絲等進行了高溫穩態拉伸試驗研究，建立屈服強度、極限強度、彈性模量與溫度之間的關係模型、以及高溫應力-應變本構關係模型，給出了抗火設計強度指標取值；（3）對預應力索進行了高溫應力損失試驗研究，研究了不同溫度、不同初始應力下的應力損失規律，提出預應力索高溫應力頸付達損失理論算法；（4）研究提出了5種預應力索體防火保護方法，並通過標準火災升溫試驗，對方法有效性、可行性進行了驗證；（5）對鋼絞線-熱鑄錨錨固節點進行了耐火性能試驗研究，建立了錨固節點高溫承載力計算公式；（6）對預應力張弦梁進行了抗火試驗，研究了火災全過程中索體內力、張弦梁變形、溫度分布隨時間的變化規律，以及初始預應力水平、荷載比、火災升溫曲線對張弦梁抗火性能的影響，揭示了破壞模式與破壞機理；（7）對預應力張弦梁進行了有限元雅民講數值參數分析，重點研究了初始預應力比、荷載比、受火條件等因素對張弦梁抗火性能的影響；進而提出了預應力張弦梁抗火安全判定準則、抗火承載力實用計算方法以及防火設計方法。本項目研究結果對預應力張弦梁結構抗火設計具有理論意義和套用價值，對於預應力鋼結構抗火研究也具有參考意義。
