高強(qiáng)混凝土剪力墻的火災(zāi)行為和災(zāi)后性能

高強(qiáng)混凝土剪力墻由于高溫下混凝土的爆裂和鋼筋壓屈的影響，可導(dǎo)致其耐火性能和災(zāi)后性能較普通混凝土剪力墻降低更多。高溫下樓蓋等相鄰構(gòu)件的影響可使高強(qiáng)混凝土剪力墻處于面外偏壓等較為不利受力狀況。目前有關(guān)高強(qiáng)混凝土剪力墻耐火性能和災(zāi)后性能的研究成果偏少。另外不同受火方式后混凝土柱在低周反復(fù)荷載作用下性能、基于外包薄壁鋼管加固受火后混凝土梁柱構(gòu)件的承載性能等也有待進(jìn)一步研究。為此，本項(xiàng)目從試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值計(jì)算三方面對上述問題進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)果：(1) 開展了10片受火后、5片未受火的高強(qiáng)混凝土剪力墻受壓承載性能試驗(yàn)和計(jì)算分析，分析了受火方式、受火時間、偏心率和混凝土強(qiáng)度等級等對高強(qiáng)混凝土剪力墻受壓承載性能的影響規(guī)律；(2) 開展了10片受火后、2片未受火的高強(qiáng)混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)，分析了受火時間、受火方式、軸壓比、高寬比、暗支撐的設(shè)置以及混凝土強(qiáng)度等級對受火后高強(qiáng)混凝土剪力墻抗震性能的影響情況；(3) 開展了7片高強(qiáng)混凝土剪力墻在軸壓和面外偏壓荷載作用下耐火性能試驗(yàn)和計(jì)算分析，考察軸壓比和面外偏心距的影響；(4) 開展了5片混凝土夾心保溫墻在0.15軸壓比、單面受火情況下的恒載升溫試驗(yàn)及受火后受壓承載力試驗(yàn)研究，初步掌握了該類夾心保溫的墻耐火特性；(5) 進(jìn)行了4塊帶邊梁約束的混凝土板耐火性能和災(zāi)后承載性能試驗(yàn)研究，考察了邊梁是否受火及豎向變形、樓板上方是否覆土等影響；(6) 進(jìn)行了12個混凝土柱、5個混凝土短柱在不同受火方式后抗震性能試驗(yàn)，考察了受火方式、長細(xì)比、水平力加載方向、配箍率等影響；(7) 開展了未受火、火災(zāi)后和折線形粘貼CFRP布加固火災(zāi)后帶正交梁和樓板翼緣的梁柱中節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究；(8) 開展了37個外包薄壁鋼管加固火災(zāi)后混凝土棱柱體軸壓性能、12個外包薄壁鋼管加固火災(zāi)后混凝土柱軸壓性能、10個外包薄壁鋼管加固受火后混凝土柱偏壓性能、14個外包薄壁鋼管加固火災(zāi)后混凝土柱抗震性能、14個外套薄壁U型鋼板加固受火后混凝土梁承載性能的試驗(yàn)研究，建立了外包薄壁鋼管約束加固高溫后混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，以及外包薄壁鋼管約束加固火災(zāi)后混凝土柱的軸壓和偏壓承載力、外套薄壁U型鋼板加固火災(zāi)后混凝土梁受彎和受剪承載力的簡化計(jì)算方法。上述研究成果可為高強(qiáng)混凝土剪力墻的抗火設(shè)計(jì)、災(zāi)后損傷評定，以及火災(zāi)后鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件的損傷評定和加固設(shè)計(jì)提供參考。 2100433B

高溫下高強(qiáng)混凝土的爆裂、相鄰樓蓋對剪力墻的面外彎矩和剪力等作用會顯著降低高強(qiáng)混凝土剪力墻的抗火性能和災(zāi)后性能。本項(xiàng)目基于高強(qiáng)混凝土剪力墻的火災(zāi)行為與災(zāi)后性能的研究成果相對較少的現(xiàn)狀，擬進(jìn)行帶面外位移約束的高強(qiáng)混凝土剪力墻的耐火性能試驗(yàn)，考察軸壓比、偏心距、受火方式、墻厚和養(yǎng)護(hù)制度等對高強(qiáng)混凝土剪力墻的爆裂情況、破壞形態(tài)、耐火極限等影響情況；進(jìn)行單層的高強(qiáng)混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的明火試驗(yàn)和有限元模擬，定量揭示結(jié)構(gòu)中高強(qiáng)混凝土剪力墻的火災(zāi)行為；編制高強(qiáng)混凝土剪力墻高溫下基于強(qiáng)度破壞的耐火極限計(jì)算程序及高溫下穩(wěn)定性能的計(jì)算程序，并進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)分析，建立高溫下考慮爆裂影響的高強(qiáng)混凝土剪力墻耐火極限的簡化計(jì)算方法；進(jìn)行火災(zāi)后高強(qiáng)混凝土剪力墻壓彎性能和抗震性能的試驗(yàn)研究和計(jì)算分析，提出火災(zāi)后高強(qiáng)混凝土剪力墻剩余承載力的實(shí)用計(jì)算方法。本項(xiàng)目的研究成果可為高強(qiáng)混凝土剪力墻的抗火設(shè)計(jì)和災(zāi)后評估奠定基礎(chǔ)。

火災(zāi)對混凝土的性能造成不同程度的損傷，通過恢復(fù)促進(jìn)技術(shù)使火災(zāi)后混凝土的力學(xué)性能和耐久性能完全或者大部分得到恢復(fù)的修復(fù)方法，對火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固有著重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。.本項(xiàng)目以火災(zāi)后的混凝土為對象，研究火災(zāi)后混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性等性能的恢復(fù)規(guī)律及其影響因素。對申請者在日本所開發(fā)的高滲透性無機(jī)質(zhì)混凝土促進(jìn)劑進(jìn)一步深入研究，采用現(xiàn)代分析技術(shù)，分析促進(jìn)恢復(fù)的機(jī)理，改良促進(jìn)劑的性能，針對遭受不同火災(zāi)溫度、滅火方式的混凝土開發(fā)出相應(yīng)修復(fù)能力的促進(jìn)劑，提高受火后混凝土力學(xué)性能和耐久性能的恢復(fù)率，得到火災(zāi)后混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的促進(jìn)恢復(fù)預(yù)測模型，進(jìn)而開發(fā)火災(zāi)后混凝土力學(xué)性能和耐久性能的恢復(fù)促進(jìn)技術(shù)。.項(xiàng)目的預(yù)期成果將揭示火災(zāi)后混凝土力學(xué)性能和耐久性能的恢復(fù)機(jī)理和規(guī)律，開發(fā)能夠促進(jìn)火災(zāi)后混凝土性能恢復(fù)的新技術(shù)，為火災(zāi)后混凝土的修復(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)

我國建筑火災(zāi)發(fā)生數(shù)量以及直接經(jīng)濟(jì)損失、死亡人數(shù)等呈現(xiàn)上升的趨勢，火災(zāi)所造成的損失也日益嚴(yán)重。已有的研究成果表明，高溫下混凝土材料性能的變化使結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和耐久性能嚴(yán)重下降，因此，我們要不斷研究火災(zāi)后建筑物的修復(fù)加固技術(shù)，提高災(zāi)后建筑物的再利用率。 本項(xiàng)目以火災(zāi)后的混凝土為對象，研究了火災(zāi)后不同種類混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性等性能的恢復(fù)規(guī)律及其影響因素。采用現(xiàn)代分析技術(shù)，分析了促進(jìn)混凝土性能恢復(fù)的機(jī)理。開發(fā)了混凝土性能促進(jìn)劑，有效提高了受高溫后混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、抗碳化性能及抗氯離子滲透性能。 通過對不同強(qiáng)度等級（C35，C40，C45，C60）的混凝土及不同材料的混凝土的加熱試驗(yàn)，研究不同火災(zāi)溫度（200、300、400、500、600、700℃）、火災(zāi)后的再養(yǎng)護(hù)時間（30天、60天和90天）、冷卻方式（自然冷卻、噴水冷卻）對混凝土的力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、彈性模量）和耐久性能（中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性）恢復(fù)程度的影響，受400℃以下高溫后混凝土的耐久性明顯下降需要引起重視。 結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)修復(fù)劑的使用能夠大幅明顯提高受600℃以下高溫混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。與未使用修復(fù)劑的混凝土相比，使用修復(fù)劑可以使受600℃高溫后混凝土的抗壓強(qiáng)度提高13%以上，可以使受600℃高溫后混凝土的碳化深度降低9mm?；馂?zāi)溫度及冷卻方式對混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的恢復(fù)的最大，對于受700℃高溫后的混凝土無論噴水冷卻還是自然冷卻，其耐久性能都無法得到恢復(fù)，即使使用修復(fù)劑也無法提高其抗碳化性能。 項(xiàng)目的成果揭了示火災(zāi)后混凝土力學(xué)性能和耐久性能的恢復(fù)機(jī)理和規(guī)律，開發(fā)了能夠促進(jìn)火災(zāi)后混凝土性能恢復(fù)的新技術(shù)，為火災(zāi)后混凝土的修復(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)?；馂?zāi)后混凝土力學(xué)性能和耐久性能火災(zāi)后的混凝土促進(jìn)恢復(fù)技術(shù)經(jīng)過加固或修復(fù)能夠部分恢復(fù)其力學(xué)性能和耐久性能，能節(jié)省大量的社會資源，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B