火灾下钢筋混凝土梁托柱转换结构A型节点耐火性能试验研究

发布时间：2019-11-23 18:00

【摘要】：梁托柱转换结构是工程中常用的转换结构形式,其火灾下的承载性能及劣化规律研究具有重要的理论意义和现实意义。本文针对钢筋混凝土梁托柱转换结构A型节点,进行了恒定加载与标准升温耦合作用下的耐火极限全过程试验。试验采用了托梁三面受火和四面受火两种方式。基于试验观察了试验现象,分析总结了试件的温度场分布规律、变形特点及破坏形态,并采用ABAQUS大型有限元软件进行了模拟计算和对比分析。本文主要试验和分析结果如下:(1)由梁托柱转换结构节点试件实测温度场结果显示,试件托梁四面受火工况下,梁柱节点核心区截面的实测温度较其他截面温度偏低,表明节点核心区内部测点温度受到周围托梁与受托柱的“围护”作用。(2)在对达到耐火极限自然降温后的节点试件观察发现,试件托梁的开裂主要是底部受拉区的受弯垂直裂缝,竖直裂缝在接近托梁截面高度中央时开始向受托柱方向斜向延伸。试件的破坏都是由于几个受弯主裂缝发展引起的,首先是在托梁弯矩相对较大的部位受弯垂直裂缝的开展,而后在距离受托柱一定距离处,部分裂缝发展成为主裂缝,并且在剪力复合作用下裂缝向受托柱方向斜向延伸。(3)试验结果显示,无论试件的转换托梁是三面还是四面受火情况,梁托柱A型节点转换托梁的竖向挠曲变形关于受托柱基本对称,裂缝也于受托柱两侧均匀分布。托梁上裂缝基本分布在距离托梁跨度中点400mm~1000mm范围内,且主要开裂裂缝、混凝土脱落严重部位以及钢筋的断裂部位多集中在距离托梁跨度中点600mm左右位置。(4)由试件达到耐火极限而破坏的状态显示,试件托梁底部的主要几条裂缝开展较宽,弯曲变形集中,托梁截面破坏的形态为弯曲破坏,而没有发生明显的剪切破坏。(5)试验结果显示,在热力耦合作用下,对试件施加的荷载比越大,耐火时间相对越短,即耐火极限越小。在其他参数相同情况下,荷载比为0.4的试件,其耐火极限多集中在140min左右。荷载比为0.6的试件,耐火极限则明显缩短。(6)试验现象显示,试件达到耐火极限且托梁变形及开裂明显时,继续升温与荷载耦合作用将使试件的变形与开裂加剧,混凝土脱落使钢筋逐步暴露而可能导致纵筋、箍筋高温断裂现象。因此,在实际火灾中,梁托柱转换结构的托梁纵筋断裂将会引起受托柱失去支撑,导致上部结构的垮塌,从而造成严重后果,转换结构的耐火性能必须引起高度重视。
【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】：TU375.1;TU352.5

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本文编号：2565073