常溫及火災(zāi)下鋼筋混凝土板的受拉薄膜效應(yīng)計(jì)算模型.pdf

1、鋼筋混凝土板在遭遇火災(zāi)、爆炸和沖擊等極端荷載作用下,通常會(huì)處于大撓度狀態(tài)。由于受拉薄膜效應(yīng)的存在,使得鋼筋混凝土板在發(fā)生較大撓度時(shí)仍能保持穩(wěn)定,不發(fā)生坍塌。因此,受拉薄膜效應(yīng)對(duì)維持結(jié)構(gòu)的整體性起到了重要作用,進(jìn)而保證了受災(zāi)結(jié)構(gòu)內(nèi)人員逃生和重要物資的搶救具有較為充足的時(shí)間。
　　薄膜效應(yīng)分為受壓薄膜效應(yīng)和受拉薄膜效應(yīng)兩種。其中,受壓薄膜效應(yīng)通常對(duì)應(yīng)鋼筋混凝土板的小撓度狀態(tài),而受拉薄膜效應(yīng)則對(duì)應(yīng)鋼筋混凝土板發(fā)生較大撓度的情況。在已有的

2、研究中,受壓薄膜效應(yīng)得到了廣泛的關(guān)注,而受拉薄膜效應(yīng)并沒有得到足夠的重視?；谏鲜鲈?本文以鋼筋混凝土板受拉薄膜效應(yīng)為研究對(duì)象,從理論和試驗(yàn)兩個(gè)角度進(jìn)行了常溫和火災(zāi)作用下考慮受拉薄膜效應(yīng)的鋼筋混凝土板大撓度下承載力的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)由于經(jīng)典屈服線理論無法考慮受拉薄膜效應(yīng)對(duì)鋼筋混凝土板大撓度下承載力的影響,本文基于經(jīng)典屈服線理論的基本假定及其板塊平衡法和機(jī)動(dòng)法計(jì)算原理,認(rèn)為受拉薄膜效應(yīng)是由塑性鉸線截面處鋼筋合力

3、的豎向分量或鋼筋伸長(zhǎng)做功所引起,提出了鋼筋混凝土單向板和雙向板在常溫下的大撓度承載力計(jì)算模型,并利用已有的國(guó)內(nèi)外縮尺混凝土板的常溫靜力加載試驗(yàn)數(shù)據(jù),與國(guó)內(nèi)外已有的受拉薄膜效應(yīng)計(jì)算模型進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明:本文提出的模型在計(jì)算鋼筋混凝土板大撓度下承載力時(shí)具有較好的精度。
　　(2)為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的受拉薄膜效應(yīng)計(jì)算模型的合理性,本文開展了10塊足尺鋼筋混凝土板在大撓度下的常溫靜力加載試驗(yàn),包括:簡(jiǎn)支、固支、和一邊簡(jiǎn)支一邊固支等

4、三種邊界條件的6塊單向板,和四邊簡(jiǎn)支矩形和四邊簡(jiǎn)支方形兩種條件的4塊雙向板。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證了受拉薄膜效應(yīng)是由塑性鉸線截面上鋼筋合力的豎向分量或者鋼筋伸長(zhǎng)做功引起的這一假設(shè)的合理性。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,本文對(duì)提出的鋼筋混凝土受拉薄膜效應(yīng)計(jì)算模型中的撓度特征值計(jì)算公式進(jìn)行了修正,并驗(yàn)證了本文提出模型的合理性和有效性。利用本文提出模型的計(jì)算公式開展參數(shù)分析,對(duì)受拉薄膜效應(yīng)的主要影響因素進(jìn)行了探討。
　　(3)本文歸納并總結(jié)了國(guó)內(nèi)外不同

5、工況的足尺鋼筋混凝土板的火災(zāi)試驗(yàn),包括:簡(jiǎn)支雙向板、固支雙向板、簡(jiǎn)支單向板以及多跨連續(xù)板。通過對(duì)上述試驗(yàn)現(xiàn)象的理解,歸納了火災(zāi)下鋼筋混凝土板的破壞模式,并證實(shí)了鋼筋混凝土板在火災(zāi)作用下發(fā)生大撓度時(shí)受拉薄膜效應(yīng)的存在及其產(chǎn)生的原因。進(jìn)一步基于本文提出的常溫下考慮受拉薄膜效應(yīng)的鋼筋混凝土板的承載力計(jì)算模型,考慮了火災(zāi)時(shí)的高溫效應(yīng),提出了火災(zāi)下考慮受拉薄膜效應(yīng)的鋼筋混凝土板的承載力計(jì)算模型。并利用已歸納的試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了本文模型在預(yù)測(cè)火災(zāi)下鋼