火灾后钢筋混凝土构件的安全性能分析

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建筑物一旦发生火灾,直接影响人民的生命财产安全,同时也给正在使用和将要投入使用的建筑物带来巨大安全威胁,因此,建筑物发生火灾后的可靠性分析鉴定就显得十分重要。钢筋混凝土构件在遭受火灾后,其力学性能会发生复杂的变化,力学性能的相关变化会导致整个构件截面承载力水平的下降,进而降低了建筑结构体系整体抗力水平,并最终导致结构或构件的可靠性能不再满足要求。本文分析并总结已有研究成果的基础上,在以下几个内容进行研究:1.整理总结已有的火灾后钢筋混凝土材料的力学性能以及本构关系。由于在火灾发生、发展和后续处理的过程中,影响因素众多且复杂多变,国内外学者在该方面的研究成果也有很大差别,本文对其进行了合理的筛选,得到了不同材料类型、不同冷却方式下的钢筋混凝土的本构关系,为下一步构件剩余承载力的计算和可靠性分析提供了相对可靠地支撑。2.进一步完善了RC构件高温后剩余承载力的计算方法。钢筋混凝土构件在火灾后其力学性能会出现不同程度的衰减劣化,并且构件截面的几何尺寸会有所减小。对此,本文提出合理的假设条件,并尝试引入了分层法和等效截面缩减法来计算钢筋混凝土构件在火灾后的剩余承载力,提高了计算的精度。以分层法为例计算得到了不同受火时间后构件截面的抗力折减系数。3.利用ANSYS有限元分析软件中的非线性瞬态热分析,通过设定合理的初始条件和边界条件,分别对三面受火梁构件、四面受火柱和三面受火柱在不同受火时间后的截面温度场进行了模拟。然后,通过对该数据进行分析处理,可以得到不同构件的等效受火时间、构件内部不同节点的时间—温度曲线等数据,为分层法计算截面强度折减系数提供依据。4.分析讨论了影响火灾后钢筋混凝土构件可靠性的因素。给出了材料强度、几何尺寸以及计算公式这些随机变量的统计参数;考虑了火灾后结构构件抗力的衰减程度。本文中通过分层法计算火灾后构件截面强度的折减系数。在此基础之上,建立了受火后的钢筋混凝土构件的抗力模型并通过统计学知识分析了抗力的统计参数。最后,结合抗力模型和荷载效应的随机性,建立了极限状态方程。5.对验算点法进行了适当的整理改进。通过将非正态变量先行当量正态化,并针对几种常见的非正态分布的随机过程,给出了可直接应用的相关参数计算公式,大大简化了迭代过程,提高了计算精度,为本文进行火灾后构件可靠度的计算提供了理论支撑。6.综合考虑可靠度的影响因素,结合工程实例,根据检测结果,利用有限元分析软件ANSYS模拟等效受火时间后构件(三面受火梁、柱和四面受火柱)截面温度场的分布情况。结合本文中的具体方法,对其进行了可靠性分析。
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