火灾后混凝土结构力学性能分析及加固施工监控应用研究

摘要

火灾使建筑物材料的弹性模量和强度降低，导致结构刚度和结构承载能力下降，同时使构件内部及整个结构中产生很大的附加应力。虽然火灾通常会对结构造成较大的损害，但一般通过加固修复还是可以继续使用。因此，对于研究火灾后混凝土结构和构件加固修复具有重要的意义，同时由于火灾后的结构受力更加复杂，加固施工具有更大的风险，如何进行合理有效的施工监控确保施工顺利进行也是灾后修复的一个重要内容。本文在已有研究成果的基础上，从理论和实践方面对火灾后结构加固修复进行了进一步的研究和探讨，并取得了一些成果，主要如下： (1)提出了刚度等效截面法，应用强度等效截面法和刚度等效截面法计算火灾后结构构件力学性能，对二种方法进行对比。结果表明：强度等效截面法在计算承载力方面较接近实际值；刚度等效截面法计算结果略小于强度等效截面法结果，而在剩余刚度计算则更接近实际，用于结构整体分析可得到更为近似的内力结果。 (2)采用SAP2000对比分析了—2跨8层框架局部不同受损程度下内力变化规律，结果表明：受损层及其相邻上、下层内力变化较为明显。 (3)基于等效截面法，分析了增大截面法加固高温损伤梁极限承载力计算方法，推导了加固梁在各阶段的刚度计算公式，公式计算结果与试验值吻合良好。 (4)分析了火灾后结构加固施工监控的主要内容和影响因素，探讨了火灾后结构加固施工监控系统的建立：提出了火灾后结构加固施工控制指标，并确定了各监控指标的限值。该研究可为类似情况的结构加固施工监控提供参考。 (5)通过一遭受重大火灾后商业楼的加固工程实例，分析了火灾后结构检测方法，并提出相应的加固修复设计，结合加固施工监控，对测试结果进行分析。该工程采用的方法和思路，以及一些成功的经验，对类似的加固工程具有一定的借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1火灾对建筑的危害

1.1.2建筑抗火研究及灾后加固修复研究意义

1.1.3施工监控在加固工程中的意义

1.2建筑抗火及灾后加固修复的发展现状

1.2.1国内外建筑抗火研究的进展

1.2.2高温后混凝土结构加固修复研究进展

1.3施工监控在加固工程中的发展现状

1.4本文研究主要内容

第2章火灾后结构和构件受力性能分析

2.1概述

2.2火灾后混凝土结构材料力学性能

2.2.1火灾后混凝土力学性能

2.2.2火灾后钢筋力学性能

2.3火灾后结构构件力学性能分析

2.3.1温度场理论

2.3.2当量升温时间的推定

2.3.3火灾后混凝土构件力学性能分析

2.4火灾后混凝土框架结构的受力性能分析

2.4.1计算模型

2.4.2分析方案

2.4.3分析计算

2.4.4结果对比

2.5本章小结

第3章加固高温损伤梁的抗弯性能分析

3.1概述

3.2加固梁截面受力的几个阶段

3.3加固梁受弯承载力分析

3.3.1基本假定

3.3.2新加钢筋屈服

3.3.3新加钢筋未屈服

3.3.4公式计算值和试验值的比较分析

3.4加固钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算

3.4.1开裂弯矩对应的加固梁的抗弯刚度

3.4.2正常使用阶段截面的刚度计算

3.4.3原有钢筋屈服后截面的抗弯刚度

3.4.4破坏时截面刚度

3.4.5计算值与试验值对比分析

3.5本章小结

第4章 火灾后结构加固施工监控分析

4.1概述

4.2火灾后结构加固施工监控内容

4.2.1结构施工状态及荷载监控

4.2.2响应监控

4.3结构加固施工监控影响因素

4.3.1结构参数因素

4.3.2结构分析模型

4.3.3施工监测因素

4.3.4施工管理因素

4.4火灾后结构加固施工监控系统

4.4.1结构加固施工管理控制分系统

4.4.2结构加固施工监测分系统

4.5施工监测方法

4.5.1日常巡视法

4.5.2应力监测法

4.5.3变形监测

4.5.4裂缝监测

4.6火灾后加固施工监控控制指标

4.6.1控制指标值定义

4.6.2火灾后结构加固施工控制指标

4.6.3监控控制指标确定

4.7险情预报

4.8本章小结

第5章工程应用

5.1工程概况

5.2检测鉴定

5.2.1火温判定

5.2.2构件强度检测

5.2.3混凝土构件损伤程度评定

5.2.4墙体裂缝调查

5.2.5计算分析与结论

5.3加固修复方法

5.3.1加固修复总体设计

5.3.2加固方案选择及加固设计

5.4施工监测

5.4.1施工方案

5.4.2施工监测目的与内容

5.4.3测点布置

5.4.4监测结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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