基于平衡态和非平衡态传热分析半刚性连接受力机理及钢结构性能化抗火设计方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51578092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    43.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In research of structural fire engineering, performance of bolted beam-to-column connections has been simplified in analysis of structural behavior, and these were assumed to possess sufficient mechanical properties for retaining their structural integrity and stability in a fire situation. In study of structural fire resistance, due to degradation of material properties at high temperatures, mechanical performance and interaction mechanism of structural members, including steel connections, are highly dependent on temperature variation. The proposed research scheme is dedicated to investigating variability of fire load density in an enclosure, in combination with energy and mass conservation, and proposing a mathematical model for representing temperature variation in a real fire in this enclosed space. In the standard and real fires, comparatively studying connection performance and interaction mechanism in a sub-framed structure should be beneficial. Adopting a coupled thermal-mechanical numerical model, a theoretical model for a simplified sub-framed structure and experiential testing (based on steady and non-steady heat transfer) is to in-depth investigate load transferring mechanisms between structural members and failure modes for bolted connections, and finally establishing a beam-connection-column interaction working theory for proposing a performance-based fire design method with consideration of semi-rigid connection performance for a real fire. Research findings would enrich the performance-based fire design approach and computational theory, which is of great importance for ensuring structural integrity and preventing the progressive collapse of a steel-framed building in a fire situation.
在钢结构抗火研究中,钢结构连接半刚性力学性能通常被简化或忽略,而假定连接拥有足够力学性能来保证结构整体稳定性。但是,由于高温中钢材材料力学性能的衰减,导致钢连接力学特性及钢构件间相互作用机理随温度的改变而发生变化。本项目通过对室内可变火灾荷载密度和火灾热释放率分析,结合空间内能量与质量守恒,提出可以描述室内温度场全过程变化的真实火灾燃烧数学模型。采用该火灾燃烧模型和标准火灾模型,对比分析钢连接在子框架结构中受力机制和构件相互作用机理的差异;同时采用热力流固耦合模型,子框架结构理论分析模型和结构抗火实验(稳态和非稳态传热),对钢结构构件之间荷载传递机理和钢结构连接破坏模式和受力特性进行研究,建立梁-节点-柱空间作用理论,并以此为依据,提出一种新的钢结构性能化抗火设计方法。研究成果将有效地丰富钢结构性能化抗火设计与计算理论,对保证钢结构在火灾中的结构整体性和防止结构发生连续性倒塌具有重要意义。

结项摘要

在钢结构抗火研究中,钢结构连接半刚性力学性能通常被简化或忽略,而假定连接拥有足够力学性能来保证结构整体稳定性。其中,最关键因素之一是高温中高强螺栓材料力学性能比普通钢材的衰减得更快,导致钢连接力学性能及钢构件间相互作用机理随温度的改变而发生变化。本项目通过对高强螺栓的在高温和火灾后力学性能的研究,结合材料力学性能的可靠度分析,提出可以描述不同高强螺栓材料性能衰减数学模型以及本构模型。采用相应的本构模型和火灾模型,分析钢连接在子框架结构中受力机制和构件相互作用机理的差异;同时采用热力流固耦合模型,子框架结构理论分析模型和结构抗火实验(稳态和非稳态传热),对钢结构构件之间荷载传递机理和钢结构连接破坏模式和受力特性进行研究,建立梁-节点-柱空间作用理论,并以此为依据,提出一种新的钢结构性能化抗火设计方法。研究成果将有效地丰富钢结构性能化抗火设计与计算理论,对保证钢结构在火灾中的结构整体性和防止结构发生连续性倒塌具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
FE simulation and experimental tests of high-strength structural bolts under tension
高强结构螺栓受拉有限元模拟及实验测试
  • DOI:
    10.1016/j.jcsr.2016.07.021
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Journal of Constructional Steel Research
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Ying Hu;Le Shen;Shidong Nie;Bo Yang;Wei sha
  • 通讯作者:
    Wei sha
Reduction factors for stainless steel bolts at elevated temperatures
高温下不锈钢螺栓的折减系数
  • DOI:
    10.1016/j.jcsr.2018.05.018
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Journal of Constructional Steel Research
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Ying Hu;Chengbo Yang;Lip H. Teh;Yeong-bin Yang
  • 通讯作者:
    Yeong-bin Yang
Behaviour of stainless steel bolts after exposure to elevated temperatures
不锈钢螺栓暴露于高温后的行为
  • DOI:
    10.1016/j.jcsr.2019.02.021
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Hu, Ying;Tang, Sheng-Lin;Huu-Tai Thai
  • 通讯作者:
    Huu-Tai Thai
Performance of Reinforced Concrete Beams Retrofitted by a Direct-Shear Anchorage Retrofitting System
直剪锚固加固系统加固钢筋混凝土梁的性能
  • DOI:
    10.1016/j.proeng.2017.11.058
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Procedia Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ying Hu;Huawei Pang;Xueyou Quan;Jun pang;Xiancun Luo;Qiyun Pang;Bao Liu
  • 通讯作者:
    Bao Liu

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其他文献

Q460GJ钢高温材性试验研究
  • DOI:
    10.13204/j.gyjz201607011
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工业建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许诗朦;聂诗东;杨波;张伟富;熊刚;胡鹰;戴国欣
  • 通讯作者:
    戴国欣
残余应力对焊接箱形轴压柱整体稳定性能的影响
  • DOI:
    10.13204/j.gyjz201710030
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工业建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯亮亮;聂诗东;沈乐;胡鹰;杨波;戴国欣
  • 通讯作者:
    戴国欣

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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