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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 火災(zāi)后鋼筋混凝土板力學(xué)性能評(píng)估
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 評(píng)估思路采用考慮火災(zāi)與荷載耦合的火災(zāi)后構(gòu)件力學(xué)性能評(píng)估思路,首先確定構(gòu)件過(guò)火溫度場(chǎng)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度場(chǎng)分析，獲得溫度場(chǎng)分析結(jié)果，進(jìn)行火災(zāi)后構(gòu)件溫度和荷載的耦合分析。得出火災(zāi)后構(gòu)件承載能力和剛度變化規(guī)律。 研究基于非線性有限元軟件ABAQUS平臺(tái)，結(jié)合計(jì)算評(píng)估工作的需要，建立了混凝土樓板的非線性有限元分析模型，進(jìn)行火災(zāi)前、火災(zāi)全過(guò)程和加固后的力學(xué)性能計(jì)算，對(duì)其承載能力進(jìn)行評(píng)估。
- 詳細(xì)介紹：
- 評(píng)估思路采用考慮火災(zāi)與荷載耦合的火災(zāi)后構(gòu)件力學(xué)性能評(píng)估思路,即首先確定構(gòu)件過(guò)火溫度場(chǎng)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度場(chǎng)分析，獲得溫度場(chǎng)分析結(jié)果，進(jìn)行火災(zāi)后構(gòu)件溫度和荷載的耦合分析。得出火災(zāi)后構(gòu)件承載能力和剛度變化規(guī)律。 研究基于非線性有限元軟件ABAQUS平臺(tái)，結(jié)合計(jì)算評(píng)估工作的需要，建立了混凝土樓板的非線性有限元分析模型，進(jìn)行火災(zāi)前、火災(zāi)全過(guò)程（未加固）和加固后的力學(xué)性能計(jì)算，對(duì)其承載能力進(jìn)行評(píng)估。 混凝土板力學(xué)性能評(píng)估的內(nèi)容為火災(zāi)后板的極限承載能力和加固后板的極限承載能力，為結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)提供參考，火災(zāi)后構(gòu)件的抗力計(jì)算時(shí)常溫下材料強(qiáng)度均采用規(guī)范設(shè)計(jì)值，火災(zāi)后材料強(qiáng)度隨過(guò)火溫度變化規(guī)律采用規(guī)范或相關(guān)文獻(xiàn)中提供的數(shù)值，因此，火災(zāi)后構(gòu)件抗力(極限荷載或承載能力)的計(jì)算值可近似認(rèn)為是構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值。 依照上述方法對(duì)過(guò)火混凝土樓板進(jìn)行評(píng)估后，得出的結(jié)果符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50010-2002 以及《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50367-2006 中相關(guān)力學(xué)性能的要求,并 且與《火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能》（吳波）以及《鋼結(jié)構(gòu)及鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)抗 火設(shè)計(jì)》（李國(guó)強(qiáng)，韓林海等）等學(xué)術(shù)著作中對(duì)過(guò)火混凝土的相關(guān)研究結(jié)論一致，評(píng)估達(dá)到 預(yù)期的目的。同時(shí)，本方法也可為到其他鋼筋混凝土過(guò)火建筑的評(píng)估修復(fù)做出技術(shù)支持。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 對(duì)火災(zāi)作用后的高層建筑主體結(jié)構(gòu)中混凝土樓板進(jìn)行有限元計(jì)算分析，對(duì)加固前后的構(gòu)件承載能力和相關(guān)力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，為其修復(fù)加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)，得出結(jié)論可供有關(guān)工程參考。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本項(xiàng)目根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)受火后的構(gòu)件的殘余承載力、變形和剛度進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)加固后構(gòu)件的承載力、剛度、變化規(guī)律進(jìn)行分析。 研究基于非線性有限元軟件ABAQUS平臺(tái)，結(jié)合計(jì)算評(píng)估工作的實(shí)際需要，建立混凝土樓板的非線性有限元分析模型，進(jìn)行火災(zāi)前、火災(zāi)全過(guò)程（未加固）和加固后的力學(xué)性能計(jì)算，對(duì)其承載能力進(jìn)行評(píng)估。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 通過(guò)研究混凝土火災(zāi)后結(jié)構(gòu)性能評(píng)估，研究其承載能力的變化規(guī)律，從而為修復(fù)加固設(shè)計(jì)提供資料，以供有關(guān)工程參考。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 評(píng)估思路采用考慮火災(zāi)與荷載耦合的火災(zāi)后構(gòu)件力學(xué)性能評(píng)估思路,即首先確定構(gòu)件過(guò)火溫度場(chǎng)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度場(chǎng)分析，獲得溫度場(chǎng)分析結(jié)果，進(jìn)行火災(zāi)后構(gòu)件溫度和荷載的耦合分析。得出火災(zāi)后構(gòu)件承載能力和剛度變化規(guī)律。 研究基于非線性有限元軟件ABAQUS平臺(tái)，結(jié)合計(jì)算評(píng)估工作的需要，建立了混凝土樓板的非線性有限元分析模型，進(jìn)行火災(zāi)前、火災(zāi)全過(guò)程（未加固）和加固后的力學(xué)性能計(jì)算，對(duì)其承載能力進(jìn)行評(píng)估。 鋼筋混凝土板力學(xué)性能評(píng)估的內(nèi)容為火災(zāi)后板的極限承載能力和加固后板的極限承載能力，為結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)提供參考，火災(zāi)后構(gòu)件的抗力計(jì)算時(shí)常溫下材料強(qiáng)度均采用規(guī)范設(shè)計(jì)值，火災(zāi)后材料強(qiáng)度隨過(guò)火溫度變化規(guī)律采用規(guī)范或相關(guān)文獻(xiàn)中提供的數(shù)值，因此，火災(zāi)后構(gòu)件抗力(極限荷載或承載能力)的計(jì)算值可近似認(rèn)為是構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值。 按照上述方法計(jì)算了火災(zāi)前后板的極限荷載大小、下降幅度以及整個(gè)保護(hù)層加固后板極限荷載的變化情況，以此進(jìn)行判斷火災(zāi)后樓板的結(jié)構(gòu)損傷的嚴(yán)重程度以及加固方案的可行性。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 情況屬實(shí)。
參考文獻(xiàn)
- [1]《火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能》 吳波 著 [2]《ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實(shí)例詳解》 王玉鐲 傅傳國(guó) 著 [3]《鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)研究》 姚亞雄 朱伯龍 著 [4]《鋼結(jié)構(gòu)及鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)》 李國(guó)強(qiáng) 韓林海 樓國(guó)彪 蔣首超 著 [5] 國(guó)檢中心檢測(cè)報(bào)告《BETC-JG-2009-1（A）》 [6]《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（CECS252:2009） [7]《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)程》（CECS 200-2006） [8]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50010-2002） [9]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)研究成果主要有：（1）結(jié)構(gòu)受火溫度。可根據(jù)以下情況綜合分析：混凝土表面顏色的變化與溫度有關(guān)：300℃以下顏色不變，300～600℃轉(zhuǎn)為粉紅至紅色，600～950℃轉(zhuǎn)為灰白至淡黃，大于950℃則為灰黃色；現(xiàn)場(chǎng)材料取證；構(gòu)件外觀狀況：300℃以下無(wú)顯著變化，300～600℃表面開(kāi)裂，石英質(zhì)骨料發(fā)生爆裂，600～900℃混凝土剝落起殼，輕擊后脫離，部分鋼筋外露，表面疏松，900℃以上表面呈粉末狀，至1200 ℃熔融；掃瞄電子顯微鏡與X射線衍射分析；碳化深度檢測(cè)：混凝土正常碳化通常發(fā)生在表面，火災(zāi)引起的碳化可出現(xiàn)在內(nèi)部。用碳化深度可檢測(cè)受火表面溫度。 （2）混凝土高溫后力學(xué)性能。混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等均與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度確定后，均可予以推斷。混凝土強(qiáng)度還可用鉆芯取樣、回彈儀檢測(cè)、超聲檢測(cè)等方法直接測(cè)得，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 （3）鋼筋高溫后力學(xué)性能。包括屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、彈性模量等也與溫度有關(guān)，可通過(guò)由實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得。 （4）結(jié)構(gòu)殘余承載力。從混凝土與鋼筋高溫后的強(qiáng)度可計(jì)算火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的殘余承載力（結(jié)構(gòu)承載力因受高溫作用而下降）。必要時(shí)可在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)不同區(qū)域選取典型構(gòu)件進(jìn)行加載試驗(yàn)。 （5）結(jié)構(gòu)損傷度。結(jié)構(gòu)災(zāi)后損傷程度分為4級(jí)：1級(jí)為輕度損傷，只是表面裝飾部分遭受損壞，或表面損傷輕微，結(jié)構(gòu)本體完好。2級(jí)為中度損傷，損傷深度達(dá)到混凝土保護(hù)層，使保護(hù)部分剝落，但受拉主筋未受損傷，構(gòu)件整體性好，變形不超過(guò)規(guī)范規(guī)定值。3級(jí)為嚴(yán)重?fù)p傷，混凝土保護(hù)層大片剝落、主筋外露，粘結(jié)力破壞，構(gòu)件明顯變形。4級(jí)為嚴(yán)重破壞，混凝土構(gòu)件表面大面積損傷剝落、嚴(yán)重開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)變形很大，構(gòu)件遭到嚴(yán)重破壞，已成為危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)。 （6）修復(fù)措施。對(duì)于損傷度為1～3級(jí)的結(jié)構(gòu)，可分別采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以修復(fù)，由有關(guān)部門應(yīng)提出結(jié)構(gòu)修復(fù)的技術(shù)文本。
