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混凝土叠合箱（明箱）网梁楼盖火灾试验及分析

作　者: 马明杰
导　师: 赵考重
学　校: 山东建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 叠合箱网梁楼盖明箱暗箱火灾位移温度梯度抗火能力耐火极限
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
引　用: 2次
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内容摘要

网梁楼盖是一种新型的大空间楼盖形式,是箱型截而的密肋楼盖,由预制构件“叠合箱”与后浇肋梁连接成梁板合一的整体,具有底部平整、大空腔蜂巢构造、空间受力的特性。根据楼盖上方是否有现浇层,楼盖又分为明箱和暗箱。网梁楼盖具有跨度大、自重轻、施工方便、综合造价低等优点,已经在实际工程中得到广泛的应用并取得了良好的经济效果。然而目前国内外对网梁楼盖的试验研究却很少,对其抗火性能的研究更是未见报道。为了解网梁楼盖在火灾中的行为,本文对四边简支条件下叠合箱(明箱)网梁楼盖在火灾中的行为进行了试验研究,并对火灾前后楼盖的自振性能进了分析,具体所做工作如下：根据试验要求对火灾试验炉进行改造；按照ISO834国际标准升温曲线,对四边简支的混凝土叠合箱(明箱)网梁楼盖进行了恒载作用下的真实火灾试验；在试验全过程中对肋梁及叠合箱截面温度梯度分布、钢筋温度、平面内外位移、板边转角及楼盖火灾前后自振特性进行了测量,并联系试验宏观现象对试验数据进行处理,获得了四边简支叠合箱(明箱)网梁楼盖受火作用后的损伤机理、火灾中板内温度场分布及位移随时间和温度变化规律。通过对混凝土叠合箱(明箱)网梁楼盖的真实火灾试验得到以下主要结论：(1)叠合箱网梁楼盖受火作用后,叠合箱底板受到由于温度升高产生的平面内压力和空腔内气体膨胀产生的平而外压力的共同作用,首先产生爆裂“失稳”,混凝土脱落。(2)由于叠合箱底板在高温情况下爆裂,混凝土叠合箱网梁楼盖的结构形式由空心楼板结构转变成类似于井字梁楼盖的结构形式,并引起结构的内力重分布。(3)随着叠合箱底板的爆裂,楼板刚度降低速率加快。当大部分底板爆裂后,刚度降低速率减缓,此时刚度的降低主要是由受高温作用后材料性能改变造成。(4)当燃烧时间约为70分钟时,叠合箱顶板受到高温作用产生的平面内压力和炉内外压力差产生的平面外压力的共同作用也产生爆裂,楼板被烧穿失去功能作用。(5)叠合箱底板爆裂后,肋梁处于三面受火状态,但由于叠合箱的侧壁对肋梁有定防护作用,减缓了肋梁内热量的传递,提高了肋梁的抗火性能和楼盖的耐火极限。肋梁损伤较轻,底部也未产生爆裂现象(6)虽然网梁楼盖被烧穿,失去功能作用,但由于肋梁受到防护,具有较好的抗火性能,所以整个结构仍保持完好的整体性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-21
  1.1 引言  11-12
  1.2 混凝土叠合箱网梁楼盖简介  12-15
    1.2.1 施工工艺  12-13
    1.2.2 设计要点  13-14
    1.2.3 网梁楼盖的主要优点  14-15
    1.2.4 网梁楼盖的适用范围  15
  1.3 课题背景及研究目的与意义  15-20
    1.3.1 火灾的发展  15-16
      1.3.1.1 初期增长阶段  16
      1.3.1.2 全盛阶段  16
      1.3.1.3 衰减阶段  16
    1.3.2 建筑火灾的危害  16-17
    1.3.3 火灾中建筑结构的破坏  17-18
    1.3.4 减少火灾损失的方法  18
    1.3.5 混凝土叠合箱网梁楼盖抗火性能研究现状  18-20
      1.3.5.1 结构抗火研究的主要内容  18-19
      1.3.5.2 混凝土叠合箱网梁楼盖抗火性能研究现状  19-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
第2章高温下混凝土和钢筋的热工性能及力学性能  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 高温下混凝土的材料特性  21-27
    2.2.1 高温下混疑土的物理及化学变化  21-22
    2.2.2 高温下混凝土的热工性能  22-24
      2.2.2.1 混凝土的导热系数  22-23
      2.2.2.2 混凝土的比热  23-24
      2.2.2.3 混凝土的热膨胀系数  24
    2.2.3 高温下混凝土的力学性能  24-27
      2.2.3.1 抗压强度  24-25
      2.2.3.2 抗拉强度  25-26
      2.2.3.3 弹性模量  26-27
      2.2.3.4 高温下的应力—应变关系  27
  2.3 高温下钢筋的材料特性  27-30
    2.3.1 高温下钢筋的热工性能  28-29
      2.3.1.1 比热  28
      2.3.1.2 导热系数  28-29
      2.3.1.3 热膨胀系数  29
      2.3.1.4 密度  29
    2.3.2 高温下钢筋的力学性能  29-30
      2.3.2.1 钢筋强度  29-30
      2.3.2.2 钢筋弹性模量  30
  2.4 高温下钢筋与混凝土的粘结性能  30-32
第3章混凝土叠合箱(明箱)网梁楼盖的火灾试验方案  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 火灾试验升温曲线  32-33
  3.3 试验方案  33-43
    3.3.1 试件尺寸的确定  33-34
    3.3.2 试件设计及制作  34-38
    3.3.3 边界条件的实现  38-39
    3.3.4 加载方案  39
    3.3.5 温度测点布置方案  39-40
      3.3.5.1 温度的测量  39-40
      3.3.5.2 温度测点的布置  40
    3.3.6 位移测点布置方案  40-41
      3.3.6.1 楼板平面内变形测点布置  41
      3.3.6.2 楼板平面外挠度测点布置  41
    3.3.7 板边转角测量  41-43
第4章混凝土叠合箱(明箱)网梁楼盖的火灾行为及分析  43-58
  4.1 引言  43
  4.2 火灾行为及数据分析  43-56
    4.2.1 试验过程、现象及分析  43-47
    4.2.2 试验炉升降温曲线  47
    4.2.3 试验数据分析  47-56
      4.2.3.1 温度场分布  47-51
      4.2.3.2 钢筋的温度  51-52
      4.2.3.3 平面内位移  52-53
      4.2.3.4 平面外位移  53-55
      4.2.3.5 板边转角  55-56
  4.3 试件受火前后振动特性分析  56
  4.4 混凝土叠合箱(暗箱)网梁楼盖火灾试验主要结论  56-58
第5章结论及展望  58-60
参考文献  60-62
后记  62-63
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  63

混凝土叠合箱（明箱）网梁楼盖火灾试验及分析

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