受火作用大型预应力混凝土屋面板承载性能试验研究

发布时间：2020-08-08 10:03

【摘要】：建筑火灾是当前发生最为频繁的灾害之一,火灾的高温作用会严重影响工程结构及构件的承载性能,因此,开展工程结构及构件的耐火性能研究已是防灾减灾领域的研究热点。大型预应力混凝土屋面板是在工业建筑中广泛应用的屋面基本结构构件,且具有跨度大和板厚薄的特点,遭受火灾高温作用将严重影响其承载性能。目前,国内外关于该类大型屋面板受火作用承载性能劣化规律的相关理论和试验资料较少,因此,开展针对大型预应力混凝土屋面板耐火性能的研究具有重要理论和现实意义。本文总共制作了8块大型预应力混凝土屋面板试件,其中3块作为常温对比试件,1块进行热力耦合作用下极限承载性能试验研究,4块进行经历火灾作用后剩余承载性能的试验研究。本论文的主要研究内容和相关成果如下:(1)通过3块常温对比预应力混凝土屋面板的静力加载试验,观察分析了屋面板在均布荷载作用下的竖向挠度变化、裂缝开展规律和破坏特征。试验结果显示,常温对比试件整体的最终破坏形式为始于两侧主肋的受弯破坏。(2)进行了简支预应力混凝土屋面板在恒载升温情况下的承载性能试验,通过测量温度场沿板厚度方向的分布情况和板的竖向挠度,研究热力耦合作用下屋面板的裂缝开展规律、破坏特征和耐火极限。试验结果表明:热力耦合作用下,屋面板的破坏始于两边主肋的受弯破坏,且破坏迅速。屋面板破坏时板顶四个区格内出现平行于主肋和次肋的主裂缝,并形成塑性铰环,最终破坏形式为始于两侧主肋的受弯破坏,实测耐火极限约为50分钟。(3)通过对火灾后浇水冷却预应力混凝土屋面板的常温静力加载试验,研究和分析了经历火灾高温作用浇水冷却后构件的裂缝开展规律和破坏特征。试验研究表明:浇水冷却没有造成混凝土表面的爆裂和脱落,与常温对比试件比较受火作用浇水冷却后屋面析的承载性能降低,抗弯刚度下降。受火时间不同的试件,随着受火时间的增加,屋面板的承载性能劣化也越严重,抗弯刚度也越来越低,屋面板的最终整体破坏形式为始于两侧主肋的受弯破坏。(4)基于试验结果,利用ABAQUS有限元模拟软件,进行了非受火屋面板承载性能模拟分析、热力耦合作用下屋面板承载能力极限模拟分析、火灾中屋面板内部温度场分布模拟分析、火灾浇水冷却后屋面板承载性能模拟分析,并将有限元模拟结果与试验结果进行比较。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU378.5
【图文】：

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山东建筑大学硕士学位论文表 3.1 试件编号及试验工况设计试件类别试件编号受火时间（min）加载方式常温试件CW-B1 0常温静力承载力加载试验CW-B2 0CW-B3 0受火作用后浇水冷却试件JS-B30 30受火时不加载火灾后静力加载试验JS-B45 45JS-B60 60JS-B75 75耐火极限试件 JX-B 耐火极限受火时加载

剖面图,剖面图,耐火极限,静力加载试验

受火作用后浇水冷却试件受火时不加载火灾后静力加载试验JS-B45 45JS-B60 60JS-B75 75耐火极限试件 JX-B 耐火极限受火时加载图 3.1（a）试件尺寸

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JS-B75 75耐火极限试件 JX-B 耐火极限受火时加载图 3.1（a）试件尺寸图 3.1（b） 1-1 剖面图图 3.1（c） 2-2 剖面图图 3.1（d） 3-3 剖面图

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