批準(zhǔn)號(hào) |
50108011 |
項(xiàng)目名稱 |
高性能混凝土剪力墻抗火性能試驗(yàn)研究與理論分析 |
項(xiàng)目類別 |
青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
E0804 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
肖建莊 |
負(fù)責(zé)人職稱 |
教授 |
依托單位 |
同濟(jì)大學(xué) |
研究期限 |
2002-01-01 至 2004-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
24(萬(wàn)元) |
在熱工指標(biāo)和受拉力學(xué)性能指標(biāo)試驗(yàn)測(cè)定的基礎(chǔ)上,對(duì)高性能混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在持荷狀態(tài)下的火災(zāi)反應(yīng)和抗火性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。在適用于高溫下高性能混凝土剪力墻內(nèi)數(shù)字溫度場(chǎng)建立后,進(jìn)行基于損傷力學(xué)的非線性有限元理論分析。最后對(duì)火災(zāi)損傷后高性能混凝土剪力墻的抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。 2100433B
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評(píng)分: 4.7
基金項(xiàng)目 : 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 ( 50678146)。 作者簡(jiǎn)介 : 梁興文 ( 1952) ), 男,陜西華縣人 ,教授。 收稿日期 : 2006年 10月 第 28卷第 5期 2007年 10月 建 筑 結(jié) 構(gòu) 學(xué) 報(bào) Journal of Bu ilding Structures V o.l 28, N o. 5 Oct. 2007 文章編號(hào) : 1000- 6869( 2007) 05- 0080- 09 高性能混凝土剪力墻性能設(shè)計(jì)理論的試驗(yàn)研究 梁興文 ,鄧明科 ,張興虎 ,田士峰 (西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院 , 陜西西安 710055) 摘要 :高性能混凝土剪力墻的水平承載力高 , 但其變形能力較差。為了提高這種 構(gòu)件的變 形能力 , 本文按性 能設(shè)計(jì)理 論 ,并在構(gòu)件 潛在的塑性鉸區(qū)采用分段約束 高強(qiáng)箍筋代替普通箍筋 ,設(shè)計(jì)了 4個(gè)高性能混凝土剪力墻試件 ,
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評(píng)分: 4.4
為改善高性能混凝土剪力墻的變形能力,提出了在截面兩端采用橫向約束鋼筋新配筋方案———分段約束高強(qiáng)箍筋,并按性能設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)了4個(gè)高性能混凝土剪力墻試件,進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn);分析了軸壓比、約束箍筋數(shù)量及范圍等因素對(duì)剪力墻的延性、耗能能力和破壞形態(tài)的影響.研究結(jié)果表明,橫向約束鋼筋新配筋方案能有效增大高性能混凝土剪力墻截面的約束效果,根據(jù)軸壓比和位移延性需求確定的分段約束箍筋數(shù)量和范圍,可以明顯改善高性能混凝土的脆性,使高性能混凝土剪力墻的延性指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求.
為了深入研究面內(nèi)約束作用下混凝土板火災(zāi)行為,本項(xiàng)目開展約束作用下混凝土雙向板火災(zāi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析。 試驗(yàn)方面:通過(guò)十塊不同面內(nèi)約束工況混凝土雙向板火災(zāi)試驗(yàn),獲得爐溫、混凝土和鋼筋溫度、板平面外(內(nèi))變形、板角(平面內(nèi))約束力等隨時(shí)間變化規(guī)律,觀測(cè)了試驗(yàn)中混凝土板裂縫及破壞特征。 研究表明,由于板角約束作用,簡(jiǎn)支板及單(雙)向面內(nèi)約束板均出現(xiàn)板角弧形斜裂縫;與火災(zāi)下簡(jiǎn)支板不同,單(雙)向面內(nèi)約束板板頂均易出現(xiàn)通長(zhǎng)裂縫,且單(雙)向約束作用傾向于增加試驗(yàn)板豎向變形,原因在于約束作用引起的P-δ效應(yīng)。 數(shù)值方面:根據(jù)熱彈塑性理論和板殼單元,考慮面內(nèi)約束作用和含水率影響,建立了混凝土雙向板數(shù)值模型,發(fā)展程序?qū)γ鎯?nèi)約束混凝土試驗(yàn)板進(jìn)行數(shù)值分析,獲得了幾何(非)線性和混凝土膨脹應(yīng)變對(duì)約束試驗(yàn)板變形、彎矩分布和薄膜機(jī)理影響規(guī)律。此外,通過(guò)參數(shù)分析研究了約束類型、約束水平、長(zhǎng)寬比、配筋率和板厚等對(duì)面內(nèi)約束混凝土板溫度場(chǎng)、變形、破壞模式和耐火極限等影響。研究表明,對(duì)任一約束工況,較大混凝土膨脹應(yīng)變導(dǎo)致約束板較大變形,且?guī)缀畏蔷€性影響不可忽略;面內(nèi)約束作用傾向于降低跨中彎矩和增大板邊負(fù)彎矩,且不利于板大變形階段受拉薄膜效應(yīng)發(fā)展;約束板火災(zāi)行為取決于約束類型、約束水平和長(zhǎng)寬比等相互作用。 理論方面:基于塑性鉸線理論,考慮受拉薄膜效應(yīng),提出鋼筋應(yīng)變差概念和應(yīng)變破壞準(zhǔn)則,結(jié)合板塊內(nèi)力平衡方程,建立常溫及火災(zāi)下面內(nèi)約束混凝土雙向板承載力計(jì)算方法。研究表明:鋼筋應(yīng)變差理論所得薄膜效應(yīng)階段混凝土雙向板荷載-位移曲線較為合理,且能夠確定混凝土雙向板極限狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)。 本項(xiàng)目研究成果可為實(shí)際工程中提高混凝土雙向板抗火性能提供參考。 2100433B
采用含不同纖維的高性能混凝土進(jìn)行試驗(yàn)研究.。探明不同纖維品種、摻量對(duì)高溫爆裂發(fā)生和.力學(xué)性能的影響,確定纖維改善高性能混凝土.抗火性的工藝措施。測(cè)定纖維對(duì)高性能混凝土.斷裂參數(shù)的影響,觀測(cè)宏觀與細(xì)觀尺度上裂紋.擴(kuò)展特征,測(cè)定微觀孔結(jié)構(gòu)的變化?;谠囼?yàn).結(jié)果建立高性能纖維混凝土抗火性改善的機(jī)理.,確保高性能混凝土的火災(zāi)安全性和耐久性。. 2100433B
通過(guò)高性能纖維混凝土剪力墻的試驗(yàn)研究和理論分析,探討鋼纖維和合成纖維對(duì)鋼筋混凝土剪力墻的受彎、受剪性能及抗震性能的影響,分析纖維品種、纖維摻加方式和纖維摻量等因素對(duì)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)的剪力墻的剛度、裂縫寬度、延性、耗能能力等的增強(qiáng)、增韌效果,建立受彎承載力和受剪承載力的計(jì)算模型和相應(yīng)的計(jì)算方法以及延性耗能能力的評(píng)價(jià)方法。對(duì)于已損壞剪力墻,采用高性能自密實(shí)混凝土置換損壞混凝土并粘貼纖維增強(qiáng)塑料(FRP)的方法進(jìn)行修補(bǔ),通過(guò)試驗(yàn)研究,探索FRP材料與高性能混凝土間的粘結(jié)機(jī)理,分析該加固方法對(duì)剪力墻受彎、受剪性能的加固效果和對(duì)抗震性能的改善作用,建立加固后剪力墻的受彎、受剪承載力的計(jì)算方法以及抗震性能的評(píng)價(jià)方法。本項(xiàng)目對(duì)于發(fā)展和完善纖維混凝土設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)加固理論、推廣新材料的應(yīng)用具有較大的理論和實(shí)際意義。 2100433B