叠合板抗火性能研究

发布时间：2018-01-26 19:39

本文关键词： 钢筋混凝土叠合板抗火性能残余承载力火灾行为试验研究　出处：《山东建筑大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：叠合板已经广泛应用于加固改造工程和新建工程中。增加楼板厚度是提高楼板承载能力最直接有效的方式;在既有建筑物的改造加固中,常常利用这种方式对原有旧混凝土楼板板面进行粗糙处理后,再浇筑一层新混凝土来实现对原有楼板的加固,这样便形成二次浇筑成型整体工作的叠合板。叠合板构件不仅应用于加固改造工程中,实际上在装配整体式结构中应用的更加广泛,且均已取得了良好的经济效益。目前,对其常温下的力学性能研究已经取得大量研究成果,但对叠合板的抗火性能研究非常有限。本文的主要工作为:(1)总结了国内外对叠合板的研究现状和国内外对钢筋混凝土楼板抗火性能的研究现状。(2)对9块平板式混凝土简支叠合板、1块整浇板进行了ISO 834标准升温曲线下的恒载-升温抗火试验研究。考察不同叠合面高度(预制、现浇板厚比)和不同叠合面处理方式对叠合板抗火性能的影响;描述火灾试验过程和恢复常温后试件的破坏现象,并分析其原因;对火灾过程中的温度场、跨中位移进行数据处理分析。(3)对过火后的10块板带和常温下的3块同类型叠合板、1块整浇板进行了承载力试验研究。得出火灾后叠合板的残余承载力,并分析不同叠合面高度(预制、现浇板厚比)和不同叠合面处理方式对火灾后叠合板残余承载力的影响。本文的火灾试验主要成果如下:(1)平板式混凝土简支叠合板受火灾作用后,在火灾和荷载的耦合作用下,将发生跨中弯曲破坏和支座剪切破坏,表明高温作用明显降低叠合板的抗弯承载力、抗剪承载力。(2)叠合面高度和叠合面处理方式对板内温度场分布无明显影响;叠合板试件受火30min左右时,试件板底至板底以上50mm范围内温度相差较大,形成较大温度应力,支座、叠合面和跨中裂缝开始开展。(3)燃烧时间较短、试件内温度不是很高时,叠合板的跨中变形同整浇板接近,说明预制层与叠合层能够共同工作;随着燃烧时间的增长、炉膛温度的升高,叠合面光滑的叠合板,叠合面首先整体性趋于失效;叠合面经粗糙处理或者布置插筋的叠合板,当预制层厚度较大,后浇叠合层厚度相对较小时,其火灾行为同整浇板一致,叠合面仍然具备整体工作能力。其余经过粗糙处理或者布置插筋的叠合板,在火灾作用下最终叠合面都将失效。(4)整浇的楼板和叠合面未发生失效的叠合板,在火灾作用下,板的跨中产生垂直裂缝,支座处产生剪切斜裂缝,裂缝均由板底向上发展。高温作用下叠合面失效的叠合板,将产生内力重分布,板的受力机理发生变化,预制板和后浇叠合层各自承担荷载作用,类似于叠放在一起的两个受弯构件。在温度应力和荷载的共同作用下,板的跨中叠合层上产生自叠合面向上发展的垂直裂缝,预制层上产生自叠合面向下发展的垂直裂缝。在支座处预制层和叠合层上均产生斜裂缝。(5)相同叠合面高度的叠合板,叠合面经粗糙处理的叠合板在火灾作用时挠度变形最小,布置插筋的次之,抹平处理的最大,说明叠合面光滑的叠合板在火灾作用时刚度降低幅度最大,预制层与叠合层共同工作的性能最差。(6)相同叠合面处理方式下,叠合板后浇板厚度与预制板厚度比值d≈1时构件抗火性能最差;d≠1时抗火性能较好且d1的构件抗火行为优于d1的构件。(7)叠合面光滑的1#、4#板达到变形限制而触碰承载力破坏准则,耐火极限分别为195.5min和212min。说明叠合面表面光滑的叠合板在火灾发生时更容易因承载力不足而破坏。本文的静载试验主要成果如下:(1)过火后的整浇板为受弯破坏;叠合面高度为90mm(后浇、预制厚度比为0,44)且叠合面经过粗糙处理的板破坏形态为受弯破坏;其他形式的叠合板因支座破坏或者叠合面脱开而失效。(2)火灾试验后试件残余承载力:叠合面光滑或现浇、预制板厚度接近的叠合板残余承载力为50%左右;叠合面经过粗糙处理或布置插筋且现浇、预制板厚度相差较大的叠合板残余承载力为80%左右;整浇板残余承载抗力80%左右。(3)火灾试验后试件的刚度退化:整浇板刚度降低较小;叠合面高度为90mm(后浇、预制厚度比为0.44)且叠合面经过粗糙处理的8#板以及叠合面高度为50mm(上下板厚比为1.6)的叠合板刚度退化同整浇板一致;其他形式的叠合板刚度退化均比整浇板严重。
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【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU352.5

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