多跨混凝土叠合箱网梁楼盖的火灾行为研究

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火的使用促进了人类社会的进步,是人类文明的体现,但是当火变得不受人为控制时便成了火灾。建筑物火灾发生次数最多且造成的损失最为严重,因建筑物火灾造成的损失占到全部火灾造成损失的80%左右,因此有必要对建筑物的抗火性能进行充分研究。钢筋混凝土楼板能够在火场中对火进行隔断,并积极阻止火向上部楼层蔓延,但因其受火面积较大,通常是火场中损伤最严重的构件之一。混凝土叠合箱网梁楼盖是一种新型的楼盖结构形式,现已应用到诸多大型项目工程中,取得了较大的经济效益和社会效益,但目前对于混凝土叠合箱网梁楼盖在火灾下的行为研究还处于起步阶段。通过对混凝土叠合箱网梁楼盖在火灾下的行为变化进行研究,得出网梁楼盖内的温度变化规律及破坏形式,可以在以后的设计及施工过程中采取必要的防护措施来减轻火场对结构的破坏,减少人员伤亡和经济损失,因此,对混凝土叠合箱网梁楼盖在火场中行为变化的研究具有现实意义,本文主要针对多跨混凝土叠合箱网梁楼盖在的火灾行为进行了试验研究。利用火灾试验炉,按照ISO834国际标准升温曲线完成了2×3跨混凝土叠合箱网梁楼盖的真实火灾试验,通过分析叠合箱网梁楼盖受火灾作用后的破坏特征、板的变形和温度的变化规律得出以下结论:在试验炉内高温的作用下叠合箱的底板出现热膨胀、叠合箱空腔内的温度升高气压急剧增大,但由于叠合箱四周的梁对底板有较强的约束,使底板受压力作用,空腔内的气压使底板又受到平面外的作用力,底板在加热过程中极易爆裂,并在爆裂的底板周围形成圆形的破坏区,外部荷载作用下受压的叠合箱底板,在荷载和火灾的耦合作用下更易产生爆裂,底板爆裂后外露的钢丝在高温作用下屈曲;由于水分蒸发带走大量热量,板内混凝土和钢筋的温度达到100℃时出现一段时间的温度持平段,从板底越往上这种现象越明显,因此混凝土的含水量对肋梁的温度场分布产生影响,从而影响板的抗火性能;由于混凝土的热惰性,网梁楼盖内混凝土和钢筋的变化都会有一定程度的迟滞,且混凝土和钢筋温度的最高值出现在停火以后,而非停火时刻;受火灾作用时,肋梁的温度场分布有明显的梯度,且较一般三面受火的梁要大;在火灾的初期,由于叠合箱底板爆裂,楼板刚度降低,挠度增大,但随着炉内温度的升高,肋梁截面内产生较大的温度梯度,楼盖出现反拱现象,边框架梁因承受载荷较小、自身刚度大且变化较小,其从跨中竖向位移一直向正向发展,且停火后竖向位移有一定比例的回复;叠合箱底板爆裂后,结构的受力体系发生变化,由无梁楼盖变为密肋楼盖体系,结构的内力产生重分布,楼盖的边梁受到扭矩作用,从而产生斜裂缝;由于存在温度梯度,板内产生温度应力,楼板上部产生较多裂缝,网梁楼盖的区格内接近中心的地方有闭合的或接近闭合的裂缝;随着温度的升高,叠合箱及肋梁损伤越来越严重,楼板抗裂度逐渐降低,在火和荷载的耦合作用下在中间柱周围出现数条环形或近似闭合环形裂缝,在楼盖四角则出现“类圆弧”形状的裂缝,在柱上肋梁边缘处出现垂直裂缝,停止燃烧一段时间肋梁内温度分布比较均匀后,这种现象更为明显。
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