木构件受火后力学性能和耐火极限的试验研究

摘要

木及砖木结构建筑的数量在我国既有建筑中占有很人比例，是我国许多城乡建筑和众多保护建筑中的主要结构形式。我国每年均发生数量巨人的木及砖木结构火灾，导致大量的直接财产损失和人员伤亡，同时古木建筑火灾所造成的艺术价值间接损失是无法用金钱来估量的。因此，木及砖木结构中木构件的可燃性带来的防火问题是不容回避的焦点。而长期以来，我国关于木结构的火灾性能和防火设计方法研究较缺乏，与发达国家存在较大差距，加强木结构火灾研究很有必要。
　　 本文在已有研究成果的基础上，选取一种广泛使用的结构用材--花旗松为试验木材，进行了32根木柱和12根木梁构件ISO834标准升温曲线下的火灾试验，分析了不同受火时间下木构件的炭化速度；在火灾试验的基础上进行了受火构件的剩余承载力试验，总结了木构件受火后力学性能的变化规律；通过对5根三面受火木梁进行耐火极限试验，研究了三面受火木梁耐火极限随持荷比、表面防火措施的变化规律。
　　 本文主要内容分为以下几部分：
　　 (1)在木构件受火前后截取小试件进行材性试验，并对小试件强度值与射钉仪深度进行了回归分析，拟合了两者之间的相关曲线，为本文理论计算提供实测的材性指标。
　　 (2)以梁柱构件火灾后炭化速度试验结果为基础，分析了不同构件、防火措施、不同受火时间等情况下的炭化速度变化规律。
　　 (3)进行了32根短木柱相邻两面及单面受火后力学性能的试验，研究受火后短木柱剩余承载力、荷载-位移、荷载-应变等力学性能变化情况，总结了木柱火灾后力学性能随受火时间和防火措施的变化规律。
　　 (4)进行了12根2米长木梁四面受火后承载力试验，重点研究了不同截面尺寸、不同受火时间、不同防火措施对受火后木梁力学性能的影响，总结了木梁受火后力学性能的变化规律；利用有限元软件ANSYS对受火后木梁进行了剩余承载力的计算分析。
　　 (5)进行了5根4米长木梁三面受火的耐火极限试验，研究不同持荷水平、不同防火措施条件下三面受火木梁耐火极限的变化情况，分析了持荷水平与耐火极限的关系；利用有限元软件ANSYS对三面受火木梁进行了间接法顺序耦合的耐火极限计算分析。