摘要：在大空间建筑火灾中,由于热空气的上升,在纵向空间上的温度分布常常是不均匀的,上部的温度会远远高于下部的温度。该现象在火灾的轰燃发生后是十分显著的。在钢柱的抗火设计中考虑纵向温度的不均匀分布不仅符合实际情况,也更符合基于性能化的抗火设计理念。该文先以无端部约束钢柱为研究对象并假定其横截面上的温度均匀分布,基于能量法推导了其在一般场模型火灾条件下的弹性屈曲荷载;在简化的双区域火灾模型条件下,分别基于平衡微分方程以及能量法推导其弹性屈曲荷载,并采用数值分析对推导结果进行验证。发现基于平衡微分方程推导的精确解相较于数值模拟结果,误差均小于3%,而基于能量法推导的结果则在部分情况下显著偏大。此外,研究结果表明:如果忽略温度的纵向不均匀分布,对于受热长度与非受热长度等长的钢柱,其弹性临界荷载会被严重低估,甚至达到约37%。考虑柱端轴向约束的作用,该文给出了不均匀温度分布条件下约束柱的弹性屈曲荷载计算方法。

摘要：冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,并对模型进行验证。在验证后的数值模型上进行参数分析,分析了具有不同尺寸和构造的冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱承载能力。基于数值法和能量法分别计算拼合截面柱的局部屈曲和整体屈曲弹性临界荷载,并将该临界荷载与美国规范中的直接强度法相结合,提出其极限承载力计算方法。研究结果表明,该文提出的修正方法相较于美国规范中的计算公式精度更高,也偏于安全。

摘要：冷弯薄壁型钢组合墙体具有施工方便、绿色环保等优点,在工程中得到广泛推广和应用,但该类墙体较差的耐火性能制约着它的发展。为得到墙体的耐火性能,设计完成了2片不同防火保护层厚度的承重冷弯薄壁C形钢组合墙体在ISO-834标准升温条件下的耐火试验,得到试件的温度、变形以及耐火极限。采用ABAQUS建立墙体耐火性能分析的有限元模型;将试验结果与模型分析结果进行对比,验证了模型的可靠性。利用该有限元模型,分析不同防火保护类型、荷载比情况下墙体的温度分布和耐火极限,根据分析结果提出该类墙体的抗火设计方法,为冷弯薄壁型钢组合墙体的抗火设计提供参考。

摘要：钢结构不耐火,在一定程度上制约了钢结构的应用和发展。为了探明钢结构在火灾下的工作性能,对钢结构基本构件的抗火性能进行了大量研究,提出了相应的设计理论与方法。梁柱节点是钢结构中十分关键的部位,在火灾下的可靠连接是保证钢结构火灾安全的重要前提。为了全面了解钢结构梁柱节点在火灾下的受力性能和破坏机理,从试验研究、有限元模拟和组件分析法三个方面系统地梳理了国内外关于节点抗火性能的研究进展。比较了高温下不同类型节点的力学性能,探讨了多种关键参数对节点在火灾下工作性能的影响规律,介绍了不同类型节点的高温组件分析模型以及弯矩―转角曲线数学模型。分析表明:节点构造形式对钢框架火灾安全有较大影响;通过设置柱腹板加劲肋、提高螺栓强度等级以及增加连接件的厚度等可以有效地提高节点的抗火性能。最后剖析了钢结构梁柱节点抗火研究中存在的不足,对未来值得关注和重视的关键问题提出展望。