本文選題：足尺試驗(yàn)　切入點(diǎn)：鋼筋混凝土雙向板　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：火災(zāi)下，鋼筋混凝土雙向板受力復(fù)雜，且影響因素多，目前相關(guān)的試驗(yàn)及理論研究尚不完善。單個(gè)構(gòu)件抗火試驗(yàn)可以為結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)提供初步的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)，但是單個(gè)構(gòu)件與真實(shí)整體結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的受力情況、邊界條件并不相同，整體結(jié)構(gòu)中相鄰構(gòu)件間的相互作用以及其它部分對(duì)構(gòu)件的約束作用可以對(duì)構(gòu)件的火災(zāi)行為產(chǎn)生不同的影響�；谏鲜鲈�，本文開展了對(duì)足尺四邊簡(jiǎn)支雙向板、四邊固支雙向板以及足尺鋼框架整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板的抗火性能研究，主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）開展了足尺四邊簡(jiǎn)支雙向板和足尺四邊固支雙向板在恒載升溫條件下的抗火性能試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)量了火災(zāi)作用下板的豎向撓度和平面內(nèi)位移、沿板厚度混凝土溫度場(chǎng)的分布及鋼筋溫度的變化、考察了固支板板邊處約束反力的變化，分析了火災(zāi)下板的裂縫開展規(guī)律以及破壞特征。結(jié)果表明：火災(zāi)下四邊簡(jiǎn)支雙向板分別在板頂?shù)拈L(zhǎng)跨跨中和1/4跨度處出現(xiàn)三條與短跨方向平行的主裂縫，四邊固支雙向板在板頂沿板邊形成橢圓型塑性鉸線；四邊固支雙向板的抗火性能優(yōu)于四邊簡(jiǎn)支雙向板。 （2）利用傳統(tǒng)塑性鉸線理論對(duì)板的極限承載力計(jì)算時(shí)無(wú)法考慮受拉薄膜效應(yīng)的影響，計(jì)算值偏保守。本文在傳統(tǒng)塑性鉸線理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)板塊平衡法和能量法的計(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的豎向分量或鋼筋伸長(zhǎng)做功所引起，提出了考慮受拉薄膜效應(yīng)的火災(zāi)下鋼筋混凝土雙向板極限承載力計(jì)算方法；基于試驗(yàn)結(jié)果，利用改進(jìn)的板塊平衡法和能量法對(duì)無(wú)水平約束的四邊簡(jiǎn)支雙向板和四邊固支雙向板在火災(zāi)下的極限承載力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明：本文所提出方法的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合很好。 （3）利用自行研制的火災(zāi)試驗(yàn)爐，開展了1棟3層3×3跨足尺鋼框架整體結(jié)構(gòu)中的角區(qū)格板和中區(qū)格板的火災(zāi)試驗(yàn)，并對(duì)其火災(zāi)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中相鄰構(gòu)件間的相互作用以及周邊相鄰構(gòu)件的約束對(duì)板的火災(zāi)行為影響顯著；角區(qū)格板在板頂靠近內(nèi)板邊的1/4跨度處（板頂負(fù)彎矩鋼筋截?cái)嗵帲┏霈F(xiàn)對(duì)板的力學(xué)行為有較大影響的主裂縫，中區(qū)格板在板頂沿板邊形成圓型塑性鉸線；由于結(jié)構(gòu)連續(xù)性及相鄰構(gòu)件間的互相約束，與受火板相鄰的未受火板頂也出現(xiàn)了規(guī)則裂縫；整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板具有較好的抗火性能。 （4）開展了將聲發(fā)射技術(shù)用于火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板的破壞監(jiān)測(cè)研究。考察了火災(zāi)作用下板的聲發(fā)射事件數(shù)、能量率和b值的變化，，分析了各參數(shù)與板的裂縫開展、爐溫及豎向位移等的關(guān)系。結(jié)果表明：利用事件數(shù)、能量率、b值等參數(shù)可以準(zhǔn)確區(qū)分火災(zāi)下鋼筋混凝土雙向板的裂縫早期開展階段、裂縫集中出現(xiàn)階段以及裂縫緩慢擴(kuò)展階段；火災(zāi)下板的聲發(fā)射參數(shù)產(chǎn)生突變時(shí)，如能量率突然升高、b值突然下降等，表征結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)破壞，應(yīng)給予足夠關(guān)注。 （5）開展了火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土雙向板的振動(dòng)特性研究。通過(guò)快速Fourier轉(zhuǎn)換，分析了火災(zāi)作用下板的頻率變化。結(jié)果表明：火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中相鄰構(gòu)件對(duì)受火板的約束作用對(duì)板頻率的影響較為顯著；火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)中中區(qū)格板的頻率明顯高于角區(qū)格板；火災(zāi)中角區(qū)格板和中區(qū)格板的頻率均有不同程度下降，角區(qū)格板的頻率下降幅度高于中區(qū)格板。
[Abstract]:Fire, reinforced concrete two-way slabs with complex and affected by many factors, the current test and the relevant theoretical research is still not perfect. The test can provide the fire resistance design of preliminary data support and theoretical guidance for structural fire resistance of single component, but individual components and overall structure of real component stress, boundary condition is not the same, the constraint interaction between adjacent components in the whole structure and other parts of the component can have different effects on the fire behavior of components. Based on the above reasons, this paper carried on the full-scale two-way slab simply supported on fire resistance of reinforced concrete slabs with clamped slabs and full-scale steel frame integral in the structure, the main research contents are as follows:
(1) carried out a full-scale two-way slab simply supported and clamped full-scale two-way slab heating under constant load fire resistance test conditions. Test the fire under the action of the vertical deflection and in-plane displacement, distribution and changes of temperature along the thickness of reinforced concrete temperature field, the effect of solid support plate plate edge constraint force changes, analysis of cracks under fire plate development and failure characteristics. The results showed that: under fire simplysupported two-way slabs were at the top of the board of the long span and 1/4 span at three and the short span direction parallel to the main crack, four clamped edges and two boards in board the top is formed along the edge of the board for the plastic hinge line; clamped two-way slab fire resistance is better than that of simply supported two-way slabs.
(2) affected by the tensile membrane effect can not be considered when calculating the ultimate bearing capacity by using the traditional theory of plastic hinge line on board, the calculated value is conservative. Based on the traditional plastic hinge line theory, according to the calculation principle of the plate balance method and energy method, that the tensile membrane effects are caused by the plastic hinge line section of the vertical component of force steel or reinforced elongation work, puts forward the calculation method of ultimate bearing capacity of reinforced concrete two-way slab tensile membrane effects under fire; based on the test results, using the improved plate equilibrium method and energy method of horizontal restraint two-way slab four edges simply supported and clamped two-way plate limit under fire carrying capacity is calculated, and the results show that the proposed method and the calculation results agree well with the test results.
(3) using the self-made fire test furnace, carry out the fire test corner grid plate and the central board of 1 Building 3 layer 3 * 3 span full-scale steel frame of the whole structure, and the fire behavior were studied. The results showed that the fire behavior of fire under the interaction of adjacent structure components and the adjacent component constraint on the plate effect; corner grid plate in 1/4 span at the top plate near the inner edge of the plate (top plate of negative moment reinforcement cutoff) of cracks appeared on the mechanical behavior of the plate has great influence on the central grid plate at the top of the board is formed along the edge of circular plastic hinge line; mutual restraint due to structural continuity and adjacent components, and the fire plate adjacent unfired top plate also appeared crack; reinforced concrete slab structure has good fire resistance.
(4) to carry out the acoustic emission technology is used to study damage monitoring of reinforced concrete slab structure under fire in the fire. The influences of plates subjected to acoustic emission events, the energy change rate and b value, the analysis of fracture parameters and the relationship between the board, temperature and vertical displacement. The results show that by the number of events, energy rate, b value and other parameters can accurately distinguish fire early cracks in reinforced concrete slab crack development stage, concentrated phase and slow crack growth stage; fire plate parameters of acoustic emission generated mutation, such as energy rate suddenly increased, b value decreased abruptly, characterization of possible structure failure, should be given adequate attention.
(5) to carry out the research on the vibration characteristics of reinforced concrete slabs under fire in the whole structure. Through the fast Fourier transformation, analysis of the frequency changes under fire board. The results show that the whole structure of the component under fire adjacent constraint on fire board to board the frequency influence is obvious; the whole structure under fire in the central grid plate was significantly higher than the frequency of grid plate corner; frequencies have corner grid plate and the central board of the fire in different degrees of decline, grid plate corner frequency decrease than the central grid plate.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU375.2

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