课题基金 / 基金详情

生土墙体的抗火性能

批准号:
52078225
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
罗漪
依托单位:
学科分类:
工程防灾
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗漪

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
生土属于A级完全不燃烧建筑材料。尽管火灾(高温)提高强度,但消防射水引起受火后生土急冷收缩,力学性能劣化;已有的研究表明受火墙体截面温度梯度会导致材料不均匀变化,重力载荷下面外失稳。以生土火灾(高温)损伤机制为核心,通过火灾(高温)材料性能测试,建立应力-温度耦合本构关系计算方法。结合生土墙体耐火试验、火灾(高温)后生土墙体轴压、偏压、抗震性能试验、理论分析和数值模拟,考察组成成分、密实度、外覆石灰层厚度、初始应力、升温速率、最高温度及持续时间、冷却方式和室内室外等因素对墙体耐火极限的影响,揭示火灾(高温)后生土墙体的破坏机理;给出生土墙体隔热性、完整性和承载能力的建议判断标准,建立耐火极限与墙体等效厚度的关系;提出生土墙体抗火性能评价方法和灾后剩余承载力模型。生土墙体抗火性能是防火设计、灾后性能评价、损伤鉴定及加固修复的基础。对确保生土结构火灾安全性和推进生土材料的实际应用具有重要意义。
英文摘要
Raw soil is a Class-A building material that is completely non-combustible. Although fire (high temperature) increases the strength of raw soil, conventional fire hoses may cause serious degradation of raw-soil performance when extinguishing the fire. Existing studies have shown that the thermal gradients of walls exposed to fire can cause uneven material degradation of structural sections and eccentric instability under gravitational loads. With the damage mechanism of raw soil under fire as the core and through examining material performance test under fire, a method for calculating stress-temperature coupling constitutive model is developed. A number of tests including fire resistance test, axial compression, eccentric compression, and seismic pseudo-static tests of earth walls after fire will be done. Using the tests, theoretical analysis, and numerical simulation, the way soil composition, compaction, lime protective layer thickness, initial stress, heating rate, maximum temperature and duration, cooling method, indoor or outdoor fire, and other factors influences maximum fire resistance of walls is examined. The failure mechanism of earth walls after fire is revealed. Then, a procedure for evaluating thermal insulation, integrity, and bearing capacity of earth wall is proposed. The relationship between fire resistance limit and equivalent thickness of the wall is established. A post-disaster residual bearing capacity model and a method for evaluating fire resistance of earth walls is put forward. Fire resistance of earth walls is a prerequisite for fire protection design, post-disaster performance evaluation, damage identification, reinforcement and repair. It is of great significance to ensure fire safety of earth buildings and promote practical applications of raw-soil materials.
本研究旨在探讨生土材料在火灾(高温)条件下的性能变化及生土墙体抗火性能。生土作为A级完全不燃烧建筑材料,被澳大利亚《AS3595:2018林火多发地区房屋建造标准》推荐作为外墙材料,用以抵御森林大火的蔓延。.生土材料的物理、力学和热工性能受到矿物成分、颗粒级配及温度等因素的影响。生土,多为用水泥或石灰固化的结构,在高温条件下经历了物理和化学变化;火灾中,生土墙体常常面临受火一侧温度梯度的不均匀影响,进而可能导致墙体在高温作用下发生位移和失稳。通过实验和数值模拟相结合的方式,对生土墙体的抗火性能进行了系统分析。.首先,研究了不同石灰含量下的生土材料在火灾(高温)前后的物理性能、热工性能及力学性能,具体包括含水率、干密度、抗压强度等宏观指标,以及孔隙率、颗粒粘结状况等微观结构特征。在高温条件下,石灰含量对生土材料的热膨胀、热导率及比热等热物理性能有显著影响。随后,进行了大尺寸生土墙体的耐火性能试验,通过单面受火条件下的升温曲线测试,考察了火灾(高温)对生土墙体的破坏模式、耐火极限及温度场变化。研究发现,墙体的温度分布在室内外受火条件下有所不同,且石灰粉刷层的存在能够显著提高墙体的耐火性能。.通过火灾(高温)后墙体的轴压、平面外偏压性能试验,进一步验证了火灾后生土墙体的承载力变化。试验结果表明,石灰稳定夯土墙体的抗火性能优于未稳定的夯土墙体,且石灰粉刷层的存在能够有效提升墙体的抗火性能。研究还发现,火灾后夯土墙体的轴压承载力在不同的升温曲线和火灾条件下呈现不同的变化规律,且石灰含量越高,墙体的承载力下降幅度越小。建立了生土墙体的热-结构有限元模型,进行了数值模拟,验证了所提出的数值模型的合理性。.通过对生土墙体在高温条件下的耐火性能进行系统研究,揭示了生土材料在火灾(高温)作用下的物理、力学行为和墙体破坏机制,为生土结构在火灾中的安全性评估提供了理论依据。研究结果对推动生土材料在建筑领域的实际应用具有重要意义。.
福建土楼抗震性能研究
  • 批准号:
    51878302
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    罗漪
  • 依托单位:
国内基金
海外基金