分离式叠合板组合梁抗火性能研究与数值分析

为了研究分离式叠合板组合梁的火灾行为,对四块足尺分离式叠合板组合梁进行了均布荷载作用下的火灾试验。考虑了栓钉间距、后浇层厚度、预制板在钢梁上翼缘搭接长度的影响因素,研究了组合梁在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、混凝土板中钢筋温度、沿钢梁高度温度场分布规律、抗弯刚度以及叠合板与钢梁的整体工作性。并利用ABAQUS对叠合板组合梁在热力耦合作用下的温度场和变形行为进行了数值模拟分析。结果表明:升温过程中,后浇层与预制底板结合界面未发生明显破坏,仍能共同承受荷载;但由于结合界面和预制板拼缝的存在,组合梁的整体抗弯刚度明显降低;热力耦合作用下,预制板在钢梁上翼缘搭接长度对组合梁的变形能力影响显著;对比试验研究结果与数值分析结果,二者吻合良好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

受火后叠合板组合梁受力性能试验研究

为研究受火后叠合板组合梁的受力性能,分别对五个火灾后叠合板组合梁和一个常温下叠合板组合梁进行静力加载试验,研究了后浇层厚度、栓钉间距、预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度、预制底板接缝形式、是否受火等因素对叠合板组合梁的破坏形态、承载能力和抗弯刚度的影响。结果表明:火灾后整体式叠合板组合梁的极限承载力较分离式叠合板组合梁提高9%;后浇层厚度和栓钉间距是影响火灾后整体式叠合板组合梁初始抗弯刚度的主要因素;火灾前后整体式叠合板组合梁在荷载作用下均发生受弯破坏,且破坏形态基本相同,但经历火灾高温作用后,整体式叠合板组合梁出现裂缝的时间提前,其抗弯承载力和延性均有不同程度的降低,本次试验中火灾后整体式叠合板组合梁在荷载作用下的抗弯承载力和延性较常温下分别降低23.3%和55.4%;分离式叠合板组合梁中预制底板接缝的存在,破坏了预制底板的连续性,造成试件发生粘结破坏,但在远离接缝处,叠合板的协同工作性能良好;提出火灾后叠合板组合梁剩余承载力和抗弯刚度的计算方法,该方法具有良好的精度。

柱支承现浇混凝土空心楼盖抗火性能试验研究

现浇混凝土空心楼盖具有自重轻、跨度大等优点,已广泛应用于实际工程中,而其抗火性能是影响建筑物抗火能力的一个重要因素。文章通过柱支承足尺现浇混凝土空心楼盖的火灾试验,分析了楼盖的破坏特征、温度场分布及挠曲变形,对楼盖的抗火性能进行研究。结果表明:柱对板角的约束作用导致板的4个角部出现了多条类弧状裂缝,裂缝与相邻两板边近似成45°,同时,梁柱节点区出现了明显的斜裂缝;混凝土的热惰性及空腔的阻热作用使混凝土空心楼盖沿截面高度存在较大的温度梯度,导致了温度应力的出现;试验过程中,混凝土空心楼盖未出现刚度突变的情况,数据采集至20 h时,跨中残余变形为17.7 mm,恢复比例达80.7%,表明空心楼盖受火灾作用后的变形恢复能力较强;相较于四边简支现浇混凝土空心楼盖,由于柱对空心楼盖的约束作用,其破坏特征更趋近于真实结构中的破坏现象,且变形恢复能力更强。

分离式叠合板组合梁受力性能试验与模拟研究

分离式叠合板组合梁受力性能的研究可为新型组合梁的理论分析提供参考依据及借鉴作用。文章通过足尺分离式叠合板组合梁的静力试验,对试验梁的破坏形式、加载点处沿截面高度的纵向应变和跨中截面的挠度变化进行分析,并采用ABAQUS软件模拟分析了分离式叠合板组合梁受力性能的影响因素。结果表明:分离式叠合板组合梁中预制板拼缝的存在,削弱了试件的抗剪承载力,造成试件的剪切破坏,但在远离预制板拼缝处,叠合板的协同工作性能良好;分离式叠合板组合梁的受力性能随后浇层厚度的增加和栓钉间距的减小而提高,施工时的预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度宜为40 mm;模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的有效性与可行性。

铰接叠合板组合梁抗火性能试验研究

为研究铰接叠合板组合梁的抗火性能,对2个铰接足尺叠合板组合梁进行了恒载升温试验研究和数值模拟。通过试验得到了叠合板组合梁的温度分布、位移变化和破坏模式。研究结果表明:叠合板的温度分布沿板厚方向逐渐降低,距受火面40 mm以下区域受火影响最为明显。叠合板与钢梁之间存在温度梯度,叠合板对钢梁上翼缘变形有约束;叠合板板顶裂缝主要沿中轴线方向开展,从两端向中间延伸,叠合板中预制底板与后浇层的叠合界面没有开裂,二者在火灾下仍能协同工作;冷却后两试件的变形恢复比例相近,表明叠合板后浇层厚度对变形恢复能力的影响小;叠合板后浇层厚度对叠合板组合梁的抗火性能影响较小。有限元模拟结果与试验结果吻合较好,利用建立的有限元模型可以对叠合板组合梁的抗火性能进行后续参数分析等研究。

现浇组合梁抗火性能试验研究与数值模拟

为了对刚接约束下现浇组合梁的抗火性能进行研究,现对刚接约束下的现浇组合梁进行了恒载升温试验研究和数值模拟。在试验过程中,对试验现象进行了详细的观察记录,对现浇组合梁的温度分布和位移变化进行了测量。通过分析试验数据发现,现浇板的温度分布沿板厚方向逐渐降低,板底温度最高,40mm以下区域受火影响最为明显。现浇板会延缓钢梁上翼缘温度的升高,由于温度梯度的影响,现浇板会约束钢梁的变形;现浇板由于温度应力和荷载弯矩的影响,在板顶沿中轴线方向出现贯穿板面的裂缝,冷却后现浇组合梁有较强的变形恢复能力。刚接约束下现浇组合梁的模拟结果与试验结果符合较好,验证了数值模拟的正确性与可行性。