爆裂对轴心受压混凝土柱抗火性能的影响研究

发布时间：2019-12-06 03:33

【摘要】：随着经济的发展和人口密度的增加,火灾的发生逐年增加。目前我国高温爆裂方面的研究较少,对高温爆裂下钢筋混凝土结构的抗火性能的研究显得尤为迫切。利用ABAQUS软件,考虑由于爆裂引起的柱有效截面面积的减少,建立高温条件下钢筋混凝土柱的非线性有限元计算模型,研究爆裂对轴心受压混凝土柱抗火性能的影响,并对比不同养护龄期、混凝土强度、荷载位置对混凝土柱抗火性能的影响,为建筑结构的抗火设计提供理论基础。研究主要内容和结论如下:1)根据混凝土柱的温度场模型,分析了不同爆裂程度对柱温度场的影响。结果表明:混凝土柱随着爆裂程度的增加,截面温度呈现逐渐升高的趋势。高温下增大混凝土保护层厚度对构件起到良好的保护作用。由于热工参数的不同,在相同的升温条件下,相同尺寸的高强混凝土柱的温度比普通混凝土高。2)分析了不同养护龄期的普通混凝土柱和高强混凝土柱的耐火极限,结果表明:随着养护龄期的增加,混凝土柱的耐火极限逐渐提升。3)分析了不同荷载位置对混凝土柱抗火性能的影响,研究表明:由于偏心受压柱弯矩的产生,偏心受压柱的抗火性能比轴心受压柱差。在高温和荷载的共同作用下,混凝土柱的耐火极限降低,应采取一定的措施来提高混凝土柱的抗火性能,如增大保护层厚度、在混凝土中添加具有抗爆裂性能的材料、提高钢筋的强度等级、增加构件的养护龄期等。
【图文】：

实例图,火灾

（c）武汉江夏区拓创工业园爆炸（d）天津滨海新区瑞海国际爆炸图 1 火灾实例图Fig.1 Pictures of fire hazard火灾下产生的高温爆裂是混凝土表面在急剧升温的条件下发生块体的局部或者整体的迅速脱落现象。在爆裂发生时常常伴有响亮的爆炸声，这种声音会根据混凝土养护时间和强度的不同持续不同的时间，一般为 20~30 分钟。混凝土爆裂后的深度会深浅不一地分布在混凝土表面，其深度一般在 10~60mm 之间，较深的可以达到 70~80mm。随着温度的逐渐增加，爆裂的发生也越来越频繁。由目前普遍认同的蒸汽压机理可知，爆裂发生的严重程度主要与混凝土内部的含水率有直接的关系。由此可见，混凝土的高温爆裂给结构的抗火性能产生了严重的危害。“9.11”事件中[2]，世贸中心由于受到飞机的撞击，引起了大楼内部的极大火灾，火灾造成的高温使内部结构的材料性能出现了严重的恶化，降低了世贸大楼的承载力水平，最终导致结构发生坍塌。

钙质,应变关系,常温,混凝土

图 5 混凝土受压行为的应力与应变关系s and strain relationship of concrete compressive be应变关系随温度而变化，所以，，给出了不，其中（20℃）Tcf 表示常温状态时混凝土抗表 4 不同温度对应的应力与应变ationship between stress and strain at different temp fcT/fc（20℃）钙质 fcT/fc（20℃） εpT1.00 1.00 0.95 0.97 0.90 0.94 0.85 0.91 0.70 0.85 0.60 0.74 0.45 0.60 10.30 0.43 1
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU375.3;TU352.5

【参考文献】