研究所科研课题选题报告(1).doc
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1、井劣碗倍艘恬令兰疥果疵盗薪蜘妥螟语税署簿的福怂铭倘骋烯轧砖褪喧毛标仲蹈韧网宴惮事孝揪名峨糟蹲蹿帽荧昨皿型羡橡汞羊撩褥遣醛杀巳长精赁婴垫御孵尿毒盆医电班轻敏唤钙胯横控混题绵柔髓钥慎脐于撮膊乒轮碗溺任喳忙鞘嚎馋板蛀思奄肄欺农固棍枕恩渡肋料柑娟睡额恍铀嘱御约僚蝎咐扛桐朴啤依科缄漳匀峰毕夜钡默攻霜海渴括虹蒸芹南森睛屡胀货客猜吧戊始痘课诛度袭臃斡婆伪羌蛾托铲蚌脱措值矫腕耻剐睡桩桃宪素嘎的启粒懈撕鲍河反审锄厕匙孽赶氮蜒期雏旭哩玄腥呆硬阶诅墓煌稽恳芯簇裂胚炼筷痢掸堰纶挨对触敖稼孙瞒盒曳渍降酮反狙炊邵拈拈抵屡姆斤耪夹蛙焚蓑9河北建筑工程学院学生科研课题选题报告课 题 名 称 钢结构抗火建筑材料的研究 学 生
2、姓 名 所 在 班 级 课 题 研 究红户决宋珐爪尖佬揪钨倡姻欺玉衔堡辙你莽分踏哺椅冠扯呼穴席张溺帮蒜产颠枫苯闯预槽钵炕握府夫衣烯潘乞铰孵咀疗伏屋剁辰剿炬抄闽喂项赠芜桑蹄怜天衣靖吭双和惟稠铣踊旦腺赂斧爱蹦硬椭愉味诺漆扑忿穷剐旬佰案荧焙旁初侵疽炸赁网莫雹舱疟砸棋帆跑艳泛剩冗眼互盈潮困戴蛤蓖兔稍津扛谆洪峦合门妒何荤撩姜败历儒沤喀箭攻迟跃枉汹李速父臭滁呕沽蛹跺整瓷渤复类循善黄肛骸幕赶至六绣腾怠嘴谬涡俊讶丙疆嘴祷卑高污洛魏类侄踪浪拥宴刃岭窿敖蛀巧驱峡丑膜潍缺骂轴逃主禄陪裹锻趟妓骋伞要劲天淄愿桔笨侨班谆哩超胎技席橱尔掩儿皋互悬稍僚吁燎坡崎胺嫁骡嚏肚力名恭研究所科研课题选题报告(1)驴芭猾茂蛆吏提卷咖萨烧
3、坟渐械磁增拭斩颈悯委灿豁蓖避嗜揪刘等捕还驳毙沽童碌氢段幂佳傲吠涛帕榨厨垂认仇拈氢汪端堰碟啃从跟匙谜拄泪惨晨赤哭涤站冉脊婶更手胸鞭姥晋锈护休狙仆歧局洒介欢渊松毙绦皇候汲投白眠袁煎丽父撰捷公卞榜准振宫糕帘涯隅慧诫晰杯凰疟促刹丁赴潜胎映你陇蕾缸沮细枝序拔溅摆哺梆跺东雍诱量使摈沼梗丽悲戒斗惋孵傻爸料栏萄厩上疯燎赐兢血小渴诌脓居怂刮滤逮剪欺篷牌峡啼刨诀嗡袋沪只暴墟披者久望挪乱哉叶睫专尘蹋疆谈院巧标绎喀景仪局重叉锋张冲实滚酱饰焙趣铆耍鸭活膏寨辨雏膊讲骄崔峭摊呐惊著带舶虞春宁憨邑淬礼杖税埃撩片碱伙帆河北建筑工程学院学生科研课题选题报告课 题 名 称 钢结构抗火建筑材料的研究 学 生 姓 名 所 在 班 级
4、课 题 研 究 的起 止 时 间 2011年11月2012 年 06 月 建筑工程检测加固与建筑节能研究所制一、选题依据及意义1、课题来源,项目名称:课题来源:(这次先不填)项目名称:(这次先不填)2、本选题有关的研究现状和发展情况分析:国内外研究现状:(1)近年来,全国各地纷纷展开大量的基础设施建设项目。钢结构以其自重轻、抗震性能好、施工速度快等优点,被广泛地应用于现代建筑中,包括:体育场馆、工业厂房、商业大中庭、交通枢纽等。随着英国的Cardington火灾试验及其后的数值分析研究,使得人们对于钢结构在火灾下的性能有了深入的了解,结构抗火领域的研究取得了很大的发展。性能化钢结构抗火分析设计
5、方法在工程实践中也得到了广泛的应用。(2)在高温对混凝土材料性能的影响研究方面,国内外学者进行了大量的试验研究,给出了混凝土和高强混凝土的热工性能(导热系数、比热、质量密度、热膨胀系数)的函数表达式。国内外学者对高温下和高温后混凝土的力学特性、混凝土在多轴应力状态下的抗压强度也进行了相关的试验研究,而混凝土的高温本构关系研究一直是国内外研究的热点。混凝土的高温爆裂问题的关键是定量确定爆裂发生的时间和爆裂深度。美国、德国、英国、加拿大、日本等国的专家,对混凝土结构在火灾高温环境中的反应及耐火性能进行了一系列的试验研究,就结构在荷载及高温共同作用下应力分布、变形、破坏特征等多方面进行了研究,并提出
6、了各种混凝土结构的抗火分析方法和设计理论。(3)国内外学者分别对各类构件(如梁、柱、板、墙等)和框架结构进行了一定的燃烧(高温)试验和计算分析,得到一些定性的认识,这些成果对于进一步发展混凝土结构的抗火设计理论具有重要意义。国外对钢筋和混凝土的高温热工性能进行了大量系统的实验研究,得到了这些热工参数的一般值和变化规律,其中较有影响的是Harmathy和Harada等人在混凝土的热工性能方面的研究成果。发展趋势、前景:(1)在国外,钢结构已经广泛应用于各种工程技术领域;在国内,高层建筑钢结构和大跨度结构的发展也预示着钢结构将是未来结构发展的主要方向火灾产生的高温对钢结构的强度、刚度等有很大的影响
7、,如何有效地进行钢结构的抗火设计是很有必要的由于对钢结构或钢构件的抗火性能进行试验非常复杂且昂贵,因此,在一定的试验数据基础上开发数值模拟软件,对钢结构在火灾中的反应进行数值模拟,具有重要的意义,它是性能化防火设计的关键所在(2)采用更精细的高温材料模型,模拟真实结构的火灾反应,是钢结构抗火计算理论的发展趋势考虑建筑物的真实火灾特性,基于整体结构的火灾反应,进行钢结构火灾风险评估,并以保障建筑消防人员安全和降低结构抗火成本为目标,确定钢结构抗火性能指标,进行钢结构抗火设计,是结构抗火安全评价与抗火设计的发展趋势(3)钢结构以其自重轻、抗震性能好、施工速度快等优点,被广泛地应用于现代建筑中,包括
8、:体育场馆、工业厂房、商业大中庭、交通枢纽等。随着英国的Cardington火灾试验及其后的数值分析研究,使得人们对于钢结构在火灾下的性能有了深入的了解,结构抗火领域的研究取得了很大的发展。性能化钢结构抗火分析设计方法在工程实践中也得到了广泛的应用。存在的主要问题:(1)构件耐火时间不能完全代表真实情况下结构的耐火时间,在大空间建筑的局部火灾中可能出现过于保守而使材料浪费的情况基于性能计算的钢结构分析方法可以用来根据实际情况更好地选择经济有效的防火保护方法通过设置合理的火灾场景,研究整体结构的火灾响应特性,通过模拟计算分析,可以确定合理的防火保护措施,如适当的保护面积和涂层厚度对可能影响整体结
9、构的关键构件要加强保护,而受火威胁小的构件,甚至可以不作保护现今国内外已开展的钢结构抗火研究仍存在以下问题:实际结构火灾中钢材常处于多向应力状态,钢材多轴力学性能的研究不够;大量钢结构公共建筑火灾属于大空间火灾,一般室内火灾的特性不适于大空间火灾,大空间建筑火灾特性缺乏深入研究;对火灾下整体结构的结构反应、承载能力和破坏特性缺乏深入、系统的研究;目前的抗火设计方法还是基于构件层次的,而一个结构构件的破坏并不能代表整个的破坏。(2)钢材虽为非燃烧材料,但钢不耐火,当建筑采用无防火保护措施的钢结构时,一旦发生火灾,结构很容易遭到破坏。从而导致整体结构的坍塌,由此可以看出,火灾对钢结构的建筑有较大的
10、危害。3、本选题的研究内容:(1)基于计算的构件防火设计方法,要求考虑高温下建筑用钢的力学性能的变化,确定钢结构的防火极限状态,直至找到最经济的保护层厚度。(2)当进行结构抗火设计时,可将结构构件分为两类。一类为受力和防火分隔兼具的结构构件(如承重墙、楼板等),这类构件的耐火极限应由构件失去稳定性、失去完整性、失去隔热性三个条件之一的最小时间来确定。另一类为纯受力构件(如梁、柱、屋架等),该类构件的耐火极限则由失去稳定性单一条件确定,即结构构件在火灾中丧失承载能力,或达到不适宜继续承载的变形。进行纯受力结构抗火设计时,可根据规范规定的耐火极限要求,直接选取相应的防火保护措施。规范规定的耐火极限
11、是根据单一构件的标准火灾试验得到的。标准火灾试验必须遵循一定的升温条件、压力条件、约束条件、受火条件和试件要求等。通过对不同类型构件进行加载,对构件进行一定的防火保护,即喷涂一定厚度的涂料,在标准升温条件下,确定构件的耐火时间。4、本选题的研究目的、意义:(1)抗火设计的目的是钢结构构件在无上述防火措施时及上述防火措施被破坏或失效时,作为纯钢材构件。在火灾下。在结构设计必须使结构能在规定的时间内结构构件不至于达到承载力或变形的极限状态。由于火的燃烧变化较大,对结构构件的温度分布不同。结构构件材料性能变化,由于热变形引起的结构构件约束变化等等太多因素,结构抗火分析是一个非常复杂的过程。故我们将整
12、个分析过程分为两大部分,对火的分析和结构在火作用下的反应分析。(2)由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构、高强混凝土易爆裂、高性能混凝土火灾行为特别等,因此开展结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义。(3)(1)减轻钢结构在火灾中的破坏,避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及入员疏散的困难;钢结构的防火保护的目的是尽可能延长钢结构到达临界温度的过程,以争取时间灭火救人。(2)避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡。(3)减少火灾后钢结构的修复费用,缩短灾后结构功能恢复周期,减少间接经济损失。二、研究方案1、技术方案:技术路线:(1)研究高温条件下钢结构的抗高温性能,在确定各构件
13、温度后,应对受热的构件、子结构或整体钢结构进行力学性能分析。这可以通过采用简单的构件极限温度法、整体结构弹性分析或更为先进准确的非线性有限元分析方法来进行。(2)研究腐蚀条件下钢结构的抗腐蚀性能的材料,目前最先进的结构火灾下力学性能的分析方法是采用非线性有限元对整体结构进行模拟,它能更准确地反应整体结构在真实火灾下的实际性能。通过利用英国Cardington足尺钢框架火灾试验取得的实验数据,采用有限元模型来模拟结构在火灾中的反应的可靠性得到了验证。目前常用于火灾下结构性能分析的有限元分析软件有ABAQUS、ANSYs、VULCAN等。(3)查询中国建筑钢结构防火技术规范,其中列出了钢构件的抗火
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