基于自振特性的板火災(zāi)損傷研究及安全性能分析.pdf

1、鋼筋混凝土板是建筑結(jié)構(gòu)中常用的構(gòu)件，它作為建筑結(jié)構(gòu)的水平結(jié)構(gòu)體系，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力和整體剛度都有著重要影響。目前，常溫下鋼筋混凝土板的振動(dòng)特性研究已相對(duì)成熟，被廣泛應(yīng)用于板的鑒定與加固。而火災(zāi)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性研究還較少，還沒(méi)形成較成熟的理論，因此本文對(duì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支單向板和四邊簡(jiǎn)支雙向板進(jìn)行了火災(zāi)下（后）的振動(dòng)特性分析，并通過(guò)火災(zāi)后的承載力計(jì)算和共振兩方面考慮它們的安全性能。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　1.通過(guò)閱讀大量的

2、文獻(xiàn)，對(duì)火災(zāi)下鋼筋和混凝土的熱工性能及力學(xué)性能進(jìn)行了歸納和總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，采用有限元軟件ABAQUS對(duì)簡(jiǎn)支單向板和四邊簡(jiǎn)支雙向板進(jìn)行了溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算，并對(duì)損傷深度進(jìn)行了定義，然后將計(jì)算得到的溫度場(chǎng)導(dǎo)入到力學(xué)模型，對(duì)兩種工況的板進(jìn)行火災(zāi)后模態(tài)分析。結(jié)果表明:兩種板混凝土和鋼筋的溫度場(chǎng)分布情況基本一致，符合一維熱傳導(dǎo)規(guī)律，混凝土自受火面30mm厚度范圍內(nèi)溫度梯度較大，且隨著溫度的升高，其溫度梯度不斷增大，隨著板厚的增加，溫度梯度逐漸趨向于

3、平緩;火災(zāi)能夠引起鋼筋混凝土板的振動(dòng)，但高頻振動(dòng)難以被激發(fā)出來(lái)，本文得到了單向板和雙向板前6階和前7階頻率及相應(yīng)振型，它們的基頻在火災(zāi)后降低的幅值分別為66.67％和62.74％，剛度有了很大的損失。
　　2.本文所研究的對(duì)象均為鋼筋混凝土薄板，根據(jù)薄板彎曲基本理論，提出了簡(jiǎn)支單向板和簡(jiǎn)支雙向板固有頻率的一般公式。根據(jù)已有的溫度場(chǎng)解析解，結(jié)合鋼筋和混凝土在高溫下的力學(xué)性能，借助誤差函數(shù)以及雙曲線正切函數(shù)對(duì)矩形薄板在厚度方向上進(jìn)行剛

4、度的積分，得到了已知板厚情況下矩形薄板的剛度與溫度的關(guān)系式。假定在高溫下鋼筋混凝土的質(zhì)量密度為常數(shù)，將得到的剛度與溫度關(guān)系式引入到固有頻率的一般式中，得到了火災(zāi)過(guò)程中固有頻率與溫度的關(guān)系式。對(duì)高溫下矩形薄板的剛度變化規(guī)律進(jìn)行分析，在剛度與溫度關(guān)系的基礎(chǔ)上，得到了高溫下矩形薄板剛度的折減系數(shù)。
　　3.將火災(zāi)后鋼筋混凝土構(gòu)件承載力計(jì)算的等效截面法引入到板的承載力計(jì)算之中，并考慮高溫下鋼筋與混凝土粘結(jié)力的折減，可能在高溫下先發(fā)生粘結(jié)破