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文档简介

混凝土板受火性能分析及整体结构中连续板抗火试验研究近年来建筑火灾发生次数居高不下,导致大量建筑发生受火损伤、破坏甚至灾难性倒塌。受火时结构的安全以及受火后结构的损伤检测问题一直受到科研和工程技术人员的极大关注。为深入了解钢筋混凝土板的受火性能,本文采用自编程序对受火时和受火后钢筋混凝土板的力学行为进行了非线性分析。由于构件之间复杂的相互作用,使得整体结构中钢筋混凝土板的实际抗火性能远好于构件试验中单个板的抗火性能。因此本文继续对整体结构中2×3钢筋混凝土连续板格进行了抗火试验研究。同时对整体结构中2×2连续板格的受火振动性能进行了探索性研究。具体的研究工作如下:(1)采用自编有限元热分析程序对受火结构的瞬态温度场进行了模拟,模拟过程考虑了水分蒸发的影响,相对于经典温度场分析结果,模拟结果精度更高。算例分析证实了温度场模拟的有效性和准确性,为后续受火时和受火后混凝土的非线性分析奠定了基础。(2)基于温度场分析结果,采用自编非线性有限元程序对常温和高温下(受火时)钢筋混凝土板的受力性能进行了模拟分析。程序采用分层大挠度板单元及经典弹塑性理论,在各分层上分别建立混凝土和钢筋的二维热力弹塑性本构模型,从而更为准确地模拟受火时混凝土压碎、开裂以及钢筋屈服、强化行为。模拟结果表明上述模型能准确地模拟钢筋混凝土板的受火行为。耐火极限分析表明,对于混凝土单向板,规范要求的耐火极限与论文中采用的变形准则和温度准则得到的耐火极限比较接近;对于混凝土双向板,规范采用的耐火极限极限安全储备较大。考虑到实际结构和试验模型的巨大差异,整体结构中混凝土板的约束更强,抗火性能更好,因此混凝土板的耐火极限研究还需要进一步深入。(3)受火后板的极限承载力是确定受火后楼板选择拆除或修缮的关键因素。论文提出了以有限元模拟为基础的受火后板的极限承载力计算方法。该方法包括火场峰值温度与持时估算、板内温度场模拟、有限元建模与计算三个部分。有限元计算结果与试验值吻合较好,验证了模型的可靠性和合理性。(4)利用自主设计火灾试验炉对1栋3层3×3跨足尺结构中连续(2×3)钢筋混凝土板格的抗火性能进行了试验研究。论文简要介绍了整体结构模型、试验炉构造与试验方案情况,描述了试验现象及裂缝特征,并对炉温、板格沿截面的温度梯度以及板格平面外与平面内位移、受火钢梁沿截面的温度梯度及竖向挠度等试验数据进行了分析。并与其他足尺受火试验进行了对比研究。试验提供了大量宝贵的数据,有利于更深入了解混凝土板的受火行为。(5)对上述足尺结构中连续板格的受火振动特性进行了试验研究,并首次利用希尔伯特变换对工程结构的瞬时振动频率进行了提取。研究发现振动加速度信号强弱与边界约束有重要关系

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