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建筑火灾是高度频发的灾害之一,在火灾作用下,钢筋与混凝土的材料性能会产生不同程度的劣化,从而削弱了钢筋混凝土构件的承载性能。因此,开展受火灾作用的钢筋混凝土构件承载性能研究具有重要的理论意义和应用价值。本文针对这一热点研究领域,以受火灾作用的钢筋混凝土梁斜截面承载性能为研究对象,以试验研究、数值模拟及理论分析相结合的研究方法,揭示了热-力耦合作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的劣化机理,研究了受火灾高温影响的斜截面抗剪承载力的劣化规律,建立了火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算方法。主要研究内容与成果如下:(1)进行了火灾高温与恒载耦合作用下钢筋混凝土无腹筋梁和有腹筋梁斜截面抗剪性能全过程试验研究。进行了30根足尺钢筋混凝土梁(17根作为热-力耦合作用试验梁、13根作为常温静载试验对比试验梁)相应的热-力耦合作用耐火性能、常温静载试验,分析了热-力耦合作用下试验梁的温度场分布规律、破坏形态和耐火极限等,研究了剪跨比、荷载比、纵筋配筋率、配箍率等诸多参数变化对试验梁耐火性能的影响规律。结果表明:1)在热-力耦合作用下,有腹筋梁主要呈现出剪-弯破坏或弯曲破坏形态,而无腹筋梁则主要呈现剪切破坏形态;相应的常温对比试验梁的静载试验,均呈现出剪切破坏形态。2)热-力耦合试验中,剪跨比越大,试验梁的实测耐火极限越小,剪跨比对无腹筋梁的耐火极限影响较有腹筋梁更为明显。3)试验梁的耐火极限随荷载比的增大而减小,且耐火极限的变化与荷载比大致呈线性关系。与荷载比0.4的试验梁相比,荷载比0.5的试验梁和荷载比0.6的试验梁的耐火极限平均分别降低了5.0%和12.7%。4)纵筋配筋率越大,有腹筋梁和无腹筋梁的耐火极限均越长,表明在三面受火工况下,底部纵筋可明显提高试验梁的耐火性能。5)当荷载比一定时,配箍率对试验梁耐火极限的影响较大,配箍率越大,实测耐火极限越大,且配置箍筋会降低试验梁在临近耐火极限时破坏的突然性。(2)进行了火灾作用后钢筋混凝土无腹筋梁和有腹筋梁斜截面抗剪性能试验研究。对22根火灾作用后的钢筋混凝土梁进行了斜截面抗剪静载试验,分析了火灾作用后试验梁斜截面破坏形态、裂缝开展规律和剩余抗剪承载力等性能,研究了受火时间、剪跨比、受火作用时荷载比、纵筋配筋率等因素对试验梁斜截面抗剪性能的影响规律。结果表明:1)常温对比试验梁和火灾作用后试验梁的静载试验均发生了剪切破坏,且随着受火时间的增加,试验梁的实测剩余抗剪承载力减小。2)随着剪跨比增加,火灾作用后试验梁的剩余抗剪承载力和刚度随之降低;在相同剪跨比和受火工况情况下,经历火灾作用后的无腹筋梁剩余抗剪承载力的降低百分率约为有腹筋梁降低百分率的2倍。3)经历火灾和恒载耦合作用后的试验梁,其剩余抗剪承载力的劣化程度高于仅受火灾作用下而无恒载耦合作用的试验梁,即经历热-力耦合作用的简支梁试件,抗剪承载性能将进一步劣化。4)在配箍率、受火时间、剪跨比等相同的情况下,经历火灾作用后的有腹筋梁和无腹筋梁的纵筋配筋率越大,其静载试验的实测竖向变形越小,实测剩余抗剪承载力也越大,这与常温对比试验梁的规律相同。(3)进行了火灾作用下和火灾作用后间接加载钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载性能试验研究。设计制作了8根带有次梁加载外挑段模拟间接加载的无附加钢筋和有附加钢筋简支梁试件,进行了2根试验梁在热-力耦合作用下的斜截面抗剪承载性能试验、4根试验梁经历火灾作用自然降温后的间接加载试验及2根试验梁的常温加载对比试验研究,分析了热-力耦合作用下间接加载的无附加钢筋和有附加钢筋梁的斜截面破坏机制、破坏形态及抗剪承载力退化规律,以及受火作用后的无附加钢筋和有附加钢筋梁在间接加载试验过程中的宏观表象、裂缝开展规律、破坏模式以及剩余承载力等受力特征。结果表明:1)无附加钢筋梁即按“强弯弱剪”设计的试验梁,在热-力耦合作用下,在主次梁交接处与主梁支座之间的斜裂缝发展使主梁沿斜裂缝发生断裂,达到耐火极限,破坏形式为明显的热-力耦合作用下的受剪破坏。因此,建议次梁与主梁交接处的附加钢筋应进行保守设计,以避免在火灾高温作用下发生斜截面破坏或断裂性脆性破坏。2)有附加钢筋梁即按“强剪弱弯”设计的试验梁,达到耐火极限时的破坏形式为明显的受弯破坏,次梁与主梁交接处没有出现明显的破坏现象,即按照现行规范“强剪弱弯”设计的间接加载试验梁,在热-力耦合作用下的破坏形式符合“强剪弱弯”的设计预期。3)受火作用后的静载试验结果显示,无附加钢筋梁的破坏形式均为次梁与主梁交接处的斜裂缝引起的剪切破坏,只是火灾作用后试验梁的破坏斜裂缝沿水平方向的投影长度均大于常温对比试验梁,且经历热-力耦合作用后的试验梁的抗剪承载力低于受火作用时无荷载作用的试验梁的抗剪承载力。有附加钢筋梁的破坏形式均为受弯破坏,但火灾作用后试验梁的极限承载力较常温对比试验梁有明显的降低。(4)建立了适用于火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁的有限元数值分析方法,并进行了参数模拟分析。基于ABAQUS有限元分析软件,建立了火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁数值分析方法,并依据试验结果验证了该方法的有效性。基于该方法,以火灾作用下的钢筋混凝土直接加载梁、经历火灾作用后的钢筋混凝土直接加载梁和间接加载梁为研究对象,模拟计算分析了43根计算试件,研究了剪跨比、受火工况、受火时间、升温曲线和配箍率等参数对梁的抗剪性能的影响规律。分析结果表明:在相同升温曲线情况下,四面受火作用下的钢筋混凝土梁的耐火极限低于三面受火的耐火极限;在经历相同的受火时间情况下,四面受火作用后的钢筋混凝土梁剩余抗剪承载力低于三面受火后的剩余抗剪承载力。通过数据拟合分析得到了火灾作用后钢筋混凝土梁的剩余抗剪承载力与剪跨比、受火时间和配箍率的关系式,并为后续火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法的建立奠定了基础。(5)建立了火灾作用下钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。基于常温下钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法,考虑火灾作用下钢筋混凝土材料的劣化影响以及梁斜截面的破坏机理,采用剪压区混凝土压剪复合受力强度准则,建立了火灾作用下钢筋混凝土直接加载梁抗剪承载力的计算方法,通过与试验数据对比分析表明,理论计算值与试验值误差绝对值之和的平均值为13.50%,吻合较好。在此基础上,分析了火灾作用下钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力与斜截面抗剪承载力的劣化对试验梁整体承载性能及破坏模式的影响规律。(6)建立了火灾作用后钢筋混凝土直接加载梁和间接加载梁剩余抗剪承载力计算方法。根据试验和数值分析结果,基于常温下钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算方法,引入梁截面不同温度场下的材料强度折减系数,采用半经验半理论方法,建立了两种火灾作用后直接加载梁斜截面抗剪承载力计算方法,并对比分析了两种方法的理论计算值与试验值的误差,进而提出了斜截面抗剪承载力计算方法的建议。在此基础上,引入了火灾作用后间接加载梁相对直接加载梁抗剪承载力降低系数,提出了火灾作用后钢筋混凝土间接加载梁剩余抗剪承载力计算方法,理论计算值与试验值吻合较好。综上所述,本文对火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁斜截面抗剪破坏机制、劣化规律及抗剪承载计算方法进行了系统研究,解决了火灾作用下和火灾作用后钢筋混凝土梁在直接加载和间接加载两种加载模式下的抗剪承载力的计算问题,该论文研究成果可为相关结构抗火设计标准的建立和工程实践提供依据。