【摘 要】
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次生火灾作为发生频率最高的地震次生灾害,其一旦发生则会造成结构力学性能的劣化,加剧结构本身的损伤程度甚至造成结构倒塌。然而,关于建筑结构在震后火灾作用下的性能研究只有少数人涉及,所以通过开展这方面的研究,为结构抗震和抗火提供设计参考依据,这对建筑结构在地震引发次生火灾后的应急具有双重的理论和现实意义。本文基于对钢筋混凝土板柱结构中柱节点抗震试验的损伤形式分析总结和受不平衡弯矩作用的板柱节点破坏机构
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次生火灾作为发生频率最高的地震次生灾害,其一旦发生则会造成结构力学性能的劣化,加剧结构本身的损伤程度甚至造成结构倒塌。然而,关于建筑结构在震后火灾作用下的性能研究只有少数人涉及,所以通过开展这方面的研究,为结构抗震和抗火提供设计参考依据,这对建筑结构在地震引发次生火灾后的应急具有双重的理论和现实意义。本文基于对钢筋混凝土板柱结构中柱节点抗震试验的损伤形式分析总结和受不平衡弯矩作用的板柱节点破坏机构,总结归纳以裂缝为主要损伤形式的震损模型。通过控制相对裂缝深度来表示裂缝的扩展。基于ASTME-119升温曲线和热-应力顺序耦合法,采用有限元分析软件ABAQUS分析震损钢筋混凝土板柱结构中柱节点的抗火性能。得到了裂缝对震损板柱节点的温度场分布、极限承载力及耐火极限的影响规律。通过数值模拟计算得出的具体结论如下:(1)随着相对裂缝深度的增大,裂缝处的高温区域在逐渐向板的受压侧扩展,受压侧柱附近板的温度在逐渐升高。当裂缝沿板厚方向贯穿时,裂缝处完全为高温区域,并且相邻裂缝之间板的温度较其它裂缝深度下要高150℃~200℃。裂缝深度对板受火侧保护层位置的温度影响不大,但裂缝处钢筋的温度较非裂缝处高。(2)常温下震损钢筋混凝土板柱结构中柱节点的极限承载力随相对裂缝深度的增加在不断降低,并且降低的速率在不断增大。当相对裂缝深度为1.0即裂缝完全贯穿时,板柱节点的极限承载力下降已大于80%,可认为此时构件已经丧失承载力。(3)震损钢筋混凝土板柱结构中柱节点的极限承载力随温度的升高是在不断降低的,极限承载力变化曲线随升温时间的增加在不断趋于平缓,说明降低的速率在不断减小。当升温时间超过4h,不论震损构件的相对裂缝深度多大,较常温下的极限承载力都降低超过50%以上。(4)随着相对裂缝深度的增加,震损板柱节点的极限承载力在不断降低。得出了震损板柱节点极限承载力折减系数与相对裂缝深度、时间之间的量化关系,拟合了极限承载力折减系数随相对裂缝深度、升温时间变化的关系式。(5)相对裂缝深度分别为0、0.25、0.5、0.75的震损钢筋混凝土板柱结构中柱节点的耐火极限分别为278min、229min、177min、124min。随着相对裂缝深度的增加,裂缝处钢筋的温度在不断升高,导致钢筋的力学性能不断劣化,耐火极限迅速降低。
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