双向面内约束混凝土矩形板抗火性能试验研究

摘要

当前，大多数钢筋混凝土板的抗火试验未考虑面内约束，混凝土板可以在其平面内自由膨胀变形，然而，实际结构中楼板的抗火性能会受到相邻构件面内约束作用的影响。因此，有必要开展面内约束混凝土双向板的火灾行为研究，进而深入分析面内约束作用对混凝土楼板抗火性能的影响规律。 本文对试验炉进行了改造，并研制双向板面内加载装置。对4块混凝土双向板进行了火灾试验，试验板尺寸为3900×3300mm×100mm，其中1块为简支板、3块为面内约束板，即在板边施加恒定面内约束力。对比分析了4块试验板的裂缝发展规律、破坏模式、温度、平面内（外）位移和板角约束力等火灾行为。结果表明：面内约束力对板的变形及变形速率产生重要影响，特别是后期阶段，面内约束力越大，变形越大，变形速率也越快；板角区域应加强配筋，防止板角过早出现破坏，不利于板内受拉薄膜效应开展。 采用VULCAN软件对试验板进行数值分析，研究了板温、板平面外位移（几何线性和几何非线性）以及薄膜机理开展等，并与试验结果进行对比分析。此外，开展参数分析，研究了长宽比、板厚、面内约束类型、配筋率和钢筋层数等对约束混凝土板火灾行为影响。结果表明：混凝土膨胀应变和几何非线性对约束板火灾行为有重要影响；对任一约束工况，较大混凝土膨胀应变导致较大变形；几何线性模型倾向于高估简支板或低估约束板变形，但几何非线性模型计算结果总体则较为合理。面内约束力作用工况对板的薄膜机理有重要影响，即不同面内约束下混凝土板具有完全不同的薄膜机理和破坏机理。火灾下约束混凝土板变形行为、耐火极限、破坏模式和薄膜效应主要取决于面内约束类型、约束水平、长宽比及其相互作用，进而建立约束板破坏准则时，应考虑上述因素影响；对于任一约束工况，增加板厚和配筋率有助于改进火灾下约束板延性，防止发生脆性破坏。 提出钢筋应变差破坏准则，建立火灾下面内约束混凝土双向板极限承载力计算模型，并与已有理论模型计算结果进行试验板极限承载力对比分析。结果表明：随着面内约束力的增大，极限承载力逐渐减小；相比单向面内约束作用，双向面内约束下混凝土板极限承载力降低较大。

目录

第一个书签之前