薄壁型鋼-混凝土組合梁抗火性能試驗研究.pdf

1、薄壁型鋼－混凝土組合梁(簡稱組合梁)是一種新型組合構(gòu)件，正逐步應(yīng)用于橋梁工程、多低層建筑、高層樓蓋結(jié)構(gòu)。為科學(xué)認(rèn)識其耐火性能并為其防火保護(hù)提供依據(jù)，本文對組合梁在ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下的抗火性能進(jìn)行了理論研究及試驗研究。 首先，本文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎(chǔ)上，采用有限單元與有限差分相結(jié)合的方法，編寫了ANSYS熱分析程序，在計算程序得到相關(guān)文獻(xiàn)驗證的基礎(chǔ)上，分析了組合梁截面的溫度場。其次，在得到相關(guān)文獻(xiàn)驗證良好的

2、基礎(chǔ)上建立了常溫下求解組合梁極限抗彎承載力的非線性有限元模型，為火災(zāi)下施加“靜力荷載水平”提供了依據(jù)。然后，在運用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火性能分析可行性論證的基礎(chǔ)上，編制了計算組合梁耐火極限的非線性有限元程序，并選擇性地對組合梁耐火極限影響因數(shù)進(jìn)行了參數(shù)化分析。最后，對設(shè)計的5根簡支組合梁在ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下進(jìn)行了耐火試驗研究。 理論研究及試驗研究表明：1)構(gòu)件截面的溫度分布是非線性的，如果給予一定厚度的防火涂層，仍可以

3、用型鋼下翼緣與腹板轉(zhuǎn)角處的溫度來定義臨界溫度，由此判定組合梁是否失效。2)在升溫前期(約前30min)，填充混凝土的組合梁薄壁鋼板各點溫度明顯比不填充混凝土?xí)r低，降幅約30％～60％。3)荷載水平對組合梁耐火極限影響很大；荷載比一定時，防火保護(hù)層厚度對組合梁耐火性能影響顯著，薄壁型鋼腹板高度及其厚度對組合梁耐火性能也有一定影響，而混凝土強(qiáng)度、薄壁型鋼下翼緣厚度、加載位置和加載方式對組合梁耐火性能影響很小。4)簡支組合梁跨中位移達(dá)到L/2

4、5(L為梁凈跨)以后，跨中變形速率增加得很快，短時間內(nèi)跨中位移即可達(dá)到L/20，可取跨中位移達(dá)到L/25作為判斷組合梁達(dá)到抗火極限狀態(tài)的界限。5)高溫下內(nèi)填混凝土和型鋼腹板界面之間的粘結(jié)力容易破壞，最明顯的現(xiàn)象是火災(zāi)后兩者之間留有較寬的縫隙。6)在“靜力荷載”水平=0.6的條件下，鋼梁無防火保護(hù)的組合梁的耐火極限僅在6min～20min之內(nèi)，為提高構(gòu)件的抗火性能，多數(shù)情況下鋼梁需要采取防火保護(hù)，使構(gòu)件達(dá)到《建筑設(shè)計防火規(guī)范規(guī)定》的耐火極