不同邊界約束條件的混凝土雙向板抗火性能研究.pdf

1、火災(zāi)下,鋼筋混凝土雙向板受力復(fù)雜,且影響因素多,目前相關(guān)的試驗(yàn)及理論研究尚不完善。單個構(gòu)件抗火試驗(yàn)可以為結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)提供初步的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo),但是單個構(gòu)件與真實(shí)整體結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的受力情況、邊界條件并不相同,整體結(jié)構(gòu)中相鄰構(gòu)件間的相互作用以及其它部分對構(gòu)件的約束作用可以對構(gòu)件的火災(zāi)行為產(chǎn)生不同的影響?；谏鲜鲈?本文開展了對足尺四邊簡支雙向板、四邊固支雙向板以及足尺鋼框架整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板的抗火性能研究,主要研究內(nèi)容如下:

2、r>　　(1)開展了足尺四邊簡支雙向板和足尺四邊固支雙向板在恒載升溫條件下的抗火性能試驗(yàn)。試驗(yàn)測量了火災(zāi)作用下板的豎向撓度和平面內(nèi)位移、沿板厚度混凝土溫度場的分布及鋼筋溫度的變化、考察了固支板板邊處約束反力的變化,分析了火災(zāi)下板的裂縫開展規(guī)律以及破壞特征。結(jié)果表明:火災(zāi)下四邊簡支雙向板分別在板頂?shù)拈L跨跨中和1/4跨度處出現(xiàn)三條與短跨方向平行的主裂縫,四邊固支雙向板在板頂沿板邊形成橢圓型塑性鉸線;四邊固支雙向板的抗火性能優(yōu)于四邊簡支雙向板

3、。
　　(2)利用傳統(tǒng)塑性鉸線理論對板的極限承載力計(jì)算時無法考慮受拉薄膜效應(yīng)的影響,計(jì)算值偏保守。本文在傳統(tǒng)塑性鉸線理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)板塊平衡法和能量法的計(jì)算原理,認(rèn)為受拉薄膜效應(yīng)是由塑性鉸線截面處鋼筋合力的豎向分量或鋼筋伸長做功所引起,提出了考慮受拉薄膜效應(yīng)的火災(zāi)下鋼筋混凝土雙向板極限承載力計(jì)算方法;基于試驗(yàn)結(jié)果,利用改進(jìn)的板塊平衡法和能量法對無水平約束的四邊簡支雙向板和四邊固支雙向板在火災(zāi)下的極限承載力進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明:本

4、文所提出方法的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合很好。
　　(3)利用自行研制的火災(zāi)試驗(yàn)爐,開展了1棟3層3×3跨足尺鋼框架整體結(jié)構(gòu)中的角區(qū)格板和中區(qū)格板的火災(zāi)試驗(yàn),并對其火災(zāi)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中相鄰構(gòu)件間的相互作用以及周邊相鄰構(gòu)件的約束對板的火災(zāi)行為影響顯著;角區(qū)格板在板頂靠近內(nèi)板邊的1/4跨度處(板頂負(fù)彎矩鋼筋截?cái)嗵?出現(xiàn)對板的力學(xué)行為有較大影響的主裂縫,中區(qū)格板在板頂沿板邊形成圓型塑性鉸線;由于結(jié)構(gòu)連續(xù)性及相鄰構(gòu)件

5、間的互相約束,與受火板相鄰的未受火板頂也出現(xiàn)了規(guī)則裂縫;整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板具有較好的抗火性能。
　　(4)開展了將聲發(fā)射技術(shù)用于火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板的破壞監(jiān)測研究?？疾炝嘶馂?zāi)作用下板的聲發(fā)射事件數(shù)、能量率和b值的變化,分析了各參數(shù)與板的裂縫開展、爐溫及豎向位移等的關(guān)系。結(jié)果表明:利用事件數(shù)、能量率、b值等參數(shù)可以準(zhǔn)確區(qū)分火災(zāi)下鋼筋混凝土雙向板的裂縫早期開展階段、裂縫集中出現(xiàn)階段以及裂縫緩慢擴(kuò)展階段;火災(zāi)下板的聲