足尺钢框架中双向板的火灾行为及振动特性分析

摘要

目前对建筑结构的火灾试验研究多集中在缩尺寸结构试验研究和足尺寸单个构件的试验研究,而实际建筑中各个构件之间相互约束、变形协调发展,因此,现行的建筑抗火设计规范与实际情况存在一定的出入,对整体结构中各构件进行火灾试验研究具有非常重要的意义。
　　钢筋混凝土楼板是现代建筑中主要的承重结构的形式,同时在火灾作用下,楼板也是受火最为严重的构件,本文对一足尺寸三层3×3跨的钢框架结构进行火灾试验研究,研究对象为三层楼板中西北角2×2跨板块。试验中对板面裂缝开展时间及位置进行了详细的记录,并对板截面内混凝土及钢筋温度、炉内钢梁温度、板竖向挠度、板平面内位移、板边转角以及板边约束钢梁、钢柱的水平侧移等进行了测量,同时对受火作用的各板块以及钢梁上面板进行了加速度振动信号测量。
　　通过对试验现象及数据的分析发现,火灾作用下,钢筋混凝土楼板产生大量的裂缝,并且在试验后期板面形成环形裂缝带,板内产生内力重分布;钢筋混凝土板截面内产生很大的温度梯度,引起板的不均匀膨胀,导致板和约束钢梁、钢柱产生变形,随着板截面内温度的升高,钢筋混凝土材料性能出现退化,板的竖向挠度迅速增大,且板的最大挠度受边界约束影响较大,约束越强,最大挠度值越小,停火后板的变形有不同程度的恢复;在整个升温阶段,板的振动按照强烈程度大致分为三个阶段,其中在板内裂缝开展、板与钢梁之间受热滑移及板内钢筋与混凝土之间粘结破坏等情况下,均会引起加速度信号的突变,且在材料性能退化引起板严重破坏时,振动频率会发生突变,试验后期,随着钢筋混凝土材料性能的退化和板边约束强度的降低,板的刚度出现下降,板的振动频率也出现下降,停火之后,板的振动持续了一段时间,但振动幅度明显降低。

目录

足尺钢框架中双向板的火灾行为及 振动特性分析

BEHAVIOR AND VIBRATION CHARACTERISTICS OF TWO-WAY SLABS OF FULL-SCALE STEEL-FRAMED STRUCTURES UNDER FIRE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 建筑结构抗火研究现状

1.3 火灾下建筑结构振动特性研究现状

1.4 本文内容

第2章 试验方案

2.1 试验对象介绍

2.2 火灾炉介绍

2.3 测量方案

2.4 本章小结

第3章 双向板的火灾行为分析

3.1 试验宏观现象及裂缝分析

3.2 温度场分析

3.3 板变形分析

3.4 钢梁和钢柱变形分析

3.5 本章小结

第4章 双向板火灾下的振动分析

4.1 时域分析

4.2 频域分析

4.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢

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