混凝土板受火性能分析及整體結(jié)構(gòu)中連續(xù)板抗火試驗研究.pdf

1、近年來建筑火災(zāi)發(fā)生次數(shù)居高不下，導(dǎo)致大量建筑發(fā)生受火損傷、破壞甚至災(zāi)難性倒塌。受火時結(jié)構(gòu)的安全以及受火后結(jié)構(gòu)的損傷檢測問題一直受到科研和工程技術(shù)人員的極大關(guān)注。為深入了解鋼筋混凝土板的受火性能，本文采用自編程序?qū)κ芑饡r和受火后鋼筋混凝土板的力學(xué)行為進行了非線性分析。由于構(gòu)件之間復(fù)雜的相互作用，使得整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土板的實際抗火性能遠好于構(gòu)件試驗中單個板的抗火性能。因此本文繼續(xù)對整體結(jié)構(gòu)中2?3鋼筋混凝土連續(xù)板格進行了抗火試驗研究。同時

2、對整體結(jié)構(gòu)中2?2連續(xù)板格的受火振動性能進行了探索性研究。具體的研究工作如下：
　　(1)采用自編有限元熱分析程序?qū)κ芑鸾Y(jié)構(gòu)的瞬態(tài)溫度場進行了模擬，模擬過程考慮了水分蒸發(fā)的影響，相對于經(jīng)典溫度場分析結(jié)果，模擬結(jié)果精度更高。算例分析證實了溫度場模擬的有效性和準(zhǔn)確性，為后續(xù)受火時和受火后混凝土的非線性分析奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)基于溫度場分析結(jié)果，采用自編非線性有限元程序?qū)Τ睾透邷叵?受火時)鋼筋混凝土板的受力性能進行了模擬分

3、析。程序采用分層大撓度板單元及經(jīng)典彈塑性理論，在各分層上分別建立混凝土和鋼筋的二維熱力彈塑性本構(gòu)模型，從而更為準(zhǔn)確地模擬受火時混凝土壓碎、開裂以及鋼筋屈服、強化行為。模擬結(jié)果表明上述模型能準(zhǔn)確地模擬鋼筋混凝土板的受火行為。
　　耐火極限分析表明，對于混凝土單向板，規(guī)范要求的耐火極限與論文中采用的變形準(zhǔn)則和溫度準(zhǔn)則得到的耐火極限比較接近；對于混凝土雙向板，規(guī)范要求的耐火極限過于保守，需要適當(dāng)修正。考慮到實際結(jié)構(gòu)和試驗?zāi)Ｐ偷木薮蟛町悾?/p>

4、整體結(jié)構(gòu)中混凝土板的約束更強，抗火性能更好，因此混凝土板的耐火極限研究還需要進一步深入。
　　(3)受火后板的極限承載力是確定受火后樓板選擇拆除或修繕的關(guān)鍵因素。論文提出了以有限元模擬為基礎(chǔ)的受火后板的極限承載力計算方法。該方法包括火場峰值溫度與持時估算、板內(nèi)溫度場模擬、有限元建模與計算三個部分。有限元計算結(jié)果與試驗值吻合較好，驗證了模型的可靠性和合理性。
　　(4)利用自主設(shè)計火災(zāi)試驗爐對1棟3層3?3跨足尺結(jié)構(gòu)中連續(xù)(2

5、?3)鋼筋混凝土板格的抗火性能進行了試驗研究。論文簡要介紹了整體結(jié)構(gòu)模型、試驗爐構(gòu)造與試驗方案情況，描述了試驗現(xiàn)象及裂縫特征，并對爐溫、板格沿截面的溫度梯度以及板格平面外與平面內(nèi)位移、受火鋼梁沿截面的溫度梯度及豎向撓度等試驗數(shù)據(jù)進行了分析。并與其他足尺受火試驗進行了對比研究。試驗提供了大量寶貴的數(shù)據(jù)，有利于更深入了解混凝土板的受火行為。
　　(5)對上述足尺結(jié)構(gòu)中連續(xù)板格的受火振動特性進行了試驗研究，并首次利用希爾伯特變換對工程結(jié)