薄壁型鋼-混凝土組合梁抗火性能試驗研究.pdf

1、薄壁型鋼－混凝土組合梁(簡稱組合梁)是一種新型組合構件，正逐步應用于橋梁工程、多低層建筑、高層樓蓋結構。為科學認識其耐火性能并為其防火保護提供依據(jù)，本文對組合梁在ISO-834標準升溫曲線下的抗火性能進行了理論研究及試驗研究。 首先，本文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎上，采用有限單元與有限差分相結合的方法，編寫了ANSYS熱分析程序，在計算程序得到相關文獻驗證的基礎上，分析了組合梁截面的溫度場。其次，在得到相關文獻驗證良好的

2、基礎上建立了常溫下求解組合梁極限抗彎承載力的非線性有限元模型，為火災下施加“靜力荷載水平”提供了依據(jù)。然后，在運用ANSYS進行結構抗火性能分析可行性論證的基礎上，編制了計算組合梁耐火極限的非線性有限元程序，并選擇性地對組合梁耐火極限影響因數(shù)進行了參數(shù)化分析。最后，對設計的5根簡支組合梁在ISO-834標準升溫曲線下進行了耐火試驗研究。 理論研究及試驗研究表明：1)構件截面的溫度分布是非線性的，如果給予一定厚度的防火涂層，仍可以

3、用型鋼下翼緣與腹板轉角處的溫度來定義臨界溫度，由此判定組合梁是否失效。2)在升溫前期(約前30min)，填充混凝土的組合梁薄壁鋼板各點溫度明顯比不填充混凝土時低，降幅約30％～60％。3)荷載水平對組合梁耐火極限影響很大；荷載比一定時，防火保護層厚度對組合梁耐火性能影響顯著，薄壁型鋼腹板高度及其厚度對組合梁耐火性能也有一定影響，而混凝土強度、薄壁型鋼下翼緣厚度、加載位置和加載方式對組合梁耐火性能影響很小。4)簡支組合梁跨中位移達到L/2

4、5(L為梁凈跨)以后，跨中變形速率增加得很快，短時間內跨中位移即可達到L/20，可取跨中位移達到L/25作為判斷組合梁達到抗火極限狀態(tài)的界限。5)高溫下內填混凝土和型鋼腹板界面之間的粘結力容易破壞，最明顯的現(xiàn)象是火災后兩者之間留有較寬的縫隙。6)在“靜力荷載”水平=0.6的條件下，鋼梁無防火保護的組合梁的耐火極限僅在6min～20min之內，為提高構件的抗火性能，多數(shù)情況下鋼梁需要采取防火保護，使構件達到《建筑設計防火規(guī)范規(guī)定》的耐火極