足尺钢筋混凝土门式框架结构抗火能力试验研究

摘要

钢筋混凝土结构是现代建筑中应用最广泛的结构形式之一，但是由于火灾而导致其破坏的例子不胜枚举，随着钢筋混凝土结构在高温下的受力性能及抗火安全设计受到人们广泛的关注，对钢筋混凝土结构的抗火性能研究也显得越来越重要。本文在国家自然科学基金项目“基于‘剩余强度’热损伤模型的钢筋混凝土结构抗火能力研究(NNSF:51178474)”的资助下，对高温下足尺钢筋混凝土门式框架结构进行了理论分析和试验研究。其主要工作及创新性成果如下:
　　(1)比较系统地查阅了国内外关于钢筋混凝土结构的理论研究、试验研究和数值模拟研究现状，并进行了归纳和总结;对国内外关于混凝土、钢筋的热工性能和高温下的力学性能进行了系统的分析和比较，为本文的试验开展及研究提供了有益的参考。
　　(2)自行设计制作了11个钢筋混凝土门式框架结构的足尺试样，按照ISO-834标准升温曲线对其中9个进行了3种温度水平(600℃、800℃、1000℃)和3种荷载水平（21kN、28kN、35kN）下的抗火能力试验研究;观察分析了试件表观变化和形态变化等特征，测得了跨中挠度变化曲线和截面温度场的分布，探讨了不同温度和荷载下的挠度变化情况和各测温点升温速率的变化规律。
　　(3)对经历过高温试验的试件(T1-T9)和未经历高温试验的试件(T10)在室温下进行了静载对比试验。通过试验观察了试件的破坏形态特征，分析计算了火烧温度和火烧荷载对足尺钢筋混凝土门式框架结构力学性能的影响，探讨了高温作用下试件强度变化规律，着重分析了强度与作用温度的相互关系。
　　(4)采用结构力学、材料力学和弹塑性力学理论，对足尺钢筋混凝土门式框架结构试件的跨中挠度进行计算，并与试验值进行比较，分析了计算误差产生的原因。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本文的研究背景和意义

1．2 钢筋混凝土结构抗火国内外研究现状

1．2．1 钢筋混凝土结构抗火国内外理论研究现状

1．2．2 钢筋混凝土结构抗火国内外试验研究现状

1．2．3 钢筋混凝土结构抗火国内外数值模拟研究现状

1．3 本文研究的目的和主要内容

2 高温下钢筋与混凝土材料性能

2．1 引言

2．2 材料的热工性能

2．2．1 混凝土的热工性能

2．2．2 钢筋的热工性能

2．3 高温下材料的力学性能

2．3．1 高温下混凝土的力学性能

2．3．2 高温下钢筋的力学性能

2．4 本章小结

3 足尺钢筋混凝土门式框架结构抗火性能试验研究

3．1 引言

3．2 试验材料

3．3 试件设计与制作

3．3．1 试件设计

3．3．2 试件制作

3．4 试验方案

3．4．1 试验装置

3．4．2 加热方式

3．4．3 加载方式及大小

3．4．4 挠度及温度测量

3．5 试验过程

3．6 试验的现象与结果分析

3．6．1 试验现象观察

3．6．2 试验结果分析

3．7 本章小结

4 足尺钢筋混凝土门式框架结构静载试验研究

4．1 损伤理论的基本概念

4．1．1 损伤力学的研究方法

4．1．2 损伤变量的定义

4．2 损伤力学在混凝土结构研究中的应用

4．2．1 混凝土损伤模型

4．2．2 “剩余强度”热损伤模型

4．3 静载试验概况及试验现象

4．3．1 静载试验概况

4．3．2 试验现象

4．4 试验结果分析

4．5 门式框架结构跨中挠度理论值计算

4．6 本章小结

5 总结及展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

参考文献

附录A(攻读学位期间的主要学术成果)

致谢