不同受火方式下鋼筋混凝土柱耐火極限研究

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1、第12期廣東土木與建筑No.122006年12月GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGDEC2006不同受火方式下鋼筋混凝土柱耐火極限研究唐貴和黃金林(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院廣州510642)摘要:通過2根鋼筋混凝土柱的足尺明火試驗(yàn),考察了不同受火方式對(duì)柱的破壞形態(tài)、軸向變形和耐火極限的影響,編制了不同受火方式下鋼筋混凝土柱耐火極限計(jì)算程序,其結(jié)果與試驗(yàn)值較吻合,表明其耐火性能優(yōu)劣順序依次為相鄰兩面受火、三面受火和四面受火,對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)有一定的參考作用。關(guān)鍵詞:受火方式;鋼筋混凝土;柱;耐火極限;高溫測(cè)立方

2、體強(qiáng)度均為32.2MPa,試驗(yàn)當(dāng)天的混凝土實(shí)測(cè)1前言強(qiáng)度見表1。試件的受火方式見表1。未受火面的處理方法是柱是結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件之一,其耐火性能對(duì)先在混凝土表面采用高溫膠粘貼陶纖甩絲毯(防火整個(gè)結(jié)構(gòu)的火災(zāi)安全影響巨大,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開展棉),其上用鉬絲包綁雙層防火棉,鉬絲間距300mm。了一定數(shù)量的鋼筋混凝土柱耐火試驗(yàn)[1～3],并取得了2.2試驗(yàn)方法一些研究成果。但現(xiàn)有研究成果幾乎都是針對(duì)四面試驗(yàn)在華南理工大學(xué)結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)室進(jìn)行,垂受火情況獲得的,實(shí)際工程中由于柱在結(jié)構(gòu)中的位直構(gòu)件耐火試驗(yàn)爐的爐膛尺寸為2.5m×2.5m×3m,最置不同,還可能遭受三面受火

3、、相鄰兩面受火、單面大豎向加載能力為5000kN。試件的實(shí)際受火高度為受火等各種受火方式,而目前國(guó)內(nèi)外還缺乏這些不3m,計(jì)算長(zhǎng)度660×660×30660[1～2]0350同受火情況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。K.H.Tan曾對(duì)不同受火取為2.0m。111[4]00方式下鋼筋混凝土柱的耐火極限進(jìn)行計(jì)算分析,為了更好地模62Φ25但未進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。擬實(shí)際情況,f8@2002Φ25試件澆筑后晾0180030034230干2個(gè)月再進(jìn)572試驗(yàn)概況31-1行試驗(yàn)。試驗(yàn)222Φ25f8@2002.1試件設(shè)計(jì)過程中通過計(jì)2Φ25300我們?nèi)?根軸心受壓鋼筋混凝土柱進(jìn)行不同受算機(jī)自

4、動(dòng)控制30006火方式下的耐火試驗(yàn),柱長(zhǎng)均為3.81m,各試件的具爐膛內(nèi)的升溫52-201[5]660體參數(shù)見表1和圖1。過程,使其與660×660×30試件的縱筋均為4Φ25,中部箍筋為f8@200,端ISO834標(biāo)準(zhǔn)圖1試件尺寸部箍筋為f8@100,縱筋和箍筋的實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度分別升溫曲線盡可1200為349.7,370.0MPa,極限抗拉強(qiáng)度分別為536.5,能接近,如圖1000464.5MPa。縱筋直接焊接在Q345B的端部鋼板上。2所示。800混凝土采用硅質(zhì)骨料,NC1和NC2的混凝土28d實(shí))(℃600表1試件參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果度溫IS0834標(biāo)準(zhǔn)升溫

5、曲線400截面砼棱柱體豎向NC1實(shí)測(cè)升溫曲線試件軸壓受火耐火極限(min)200尺寸強(qiáng)度荷載NC2實(shí)測(cè)升溫曲線編號(hào)比方式0時(shí)間(min)(mm)(MPa)(kN)試驗(yàn)值計(jì)算值050100150200NC1300×30032.811810.4三面184150圖2ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線與試驗(yàn)爐內(nèi)NC2300×30032.817710.6相鄰兩面170178升溫曲線的比較82006年12月第12期唐貴和等:不同受火方式下鋼筋混凝土柱耐火極限研究DEC2006No.12試件吊裝到位后,安裝加載系統(tǒng)及位移和溫度式中:Es、ET和E分別為混凝土的應(yīng)力切線模量、溫量測(cè)

6、系統(tǒng)。先施加預(yù)定荷載的20%,壓實(shí)防火棉并度切線模量和時(shí)間切線模量?；炷翍?yīng)力應(yīng)變的增檢查各量測(cè)系統(tǒng)是否正常,隨后卸載;逐級(jí)加載至預(yù)量△es與總應(yīng)變?cè)隽俊鱡c、溫度增量△T及時(shí)間增量[6]定荷載并持荷10min,以使荷載和軸向位移達(dá)到穩(wěn)定?！鱰的關(guān)系由下式確定:點(diǎn)火后,按照ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線對(duì)爐膛內(nèi)的氣體’fth’ftr’fcr’ftr’fs△es=△ecHs+(---溫度進(jìn)行控制,整個(gè)升溫過程中荷載基本保持不變?！疶’T’T’sc’T根據(jù)GBT9978-1999《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方-’fcr’fs)△TH-’fcr△tH⑺ss’sc’T’t法》的規(guī)

7、定,試件達(dá)到耐火極限的判定準(zhǔn)則為試件無法再繼續(xù)承受預(yù)定的豎向荷載,或軸向變形>0.01H計(jì)算程序中高溫下受壓區(qū)混凝土的熱-力本構(gòu)(mm),或軸向變形速率>0.003H(mmmin)(H為試關(guān)系采用過鎮(zhèn)海等建議的耦合本構(gòu)關(guān)系。高溫下受件的受火高度)。拉區(qū)混凝土的熱-力關(guān)系采用文獻(xiàn)[7]的建議:s=EeeT≤e<0#cT0sp,ts%s=fTTTTTT3計(jì)算程序的編制$ct(eu,t-es)(eu,t--ep,t)eu,t≤es

8、①溫度場(chǎng)分析原點(diǎn)切線模量;eT為高溫受拉峰值應(yīng)變;eT為高p,tu