基于自振特性的板火災損傷研究及安全性能分析.pdf

1、鋼筋混凝土板是建筑結構中常用的構件，它作為建筑結構的水平結構體系，對結構的承載力和整體剛度都有著重要影響。目前，常溫下鋼筋混凝土板的振動特性研究已相對成熟，被廣泛應用于板的鑒定與加固。而火災下鋼筋混凝土結構的振動特性研究還較少，還沒形成較成熟的理論，因此本文對鋼筋混凝土簡支單向板和四邊簡支雙向板進行了火災下（后）的振動特性分析，并通過火災后的承載力計算和共振兩方面考慮它們的安全性能。主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.通過閱讀大量的

2、文獻，對火災下鋼筋和混凝土的熱工性能及力學性能進行了歸納和總結。在此基礎上，采用有限元軟件ABAQUS對簡支單向板和四邊簡支雙向板進行了溫度場數(shù)值計算，并對損傷深度進行了定義，然后將計算得到的溫度場導入到力學模型，對兩種工況的板進行火災后模態(tài)分析。結果表明:兩種板混凝土和鋼筋的溫度場分布情況基本一致，符合一維熱傳導規(guī)律，混凝土自受火面30mm厚度范圍內(nèi)溫度梯度較大，且隨著溫度的升高，其溫度梯度不斷增大，隨著板厚的增加，溫度梯度逐漸趨向于

3、平緩;火災能夠引起鋼筋混凝土板的振動，但高頻振動難以被激發(fā)出來，本文得到了單向板和雙向板前6階和前7階頻率及相應振型，它們的基頻在火災后降低的幅值分別為66.67％和62.74％，剛度有了很大的損失。
　　2.本文所研究的對象均為鋼筋混凝土薄板，根據(jù)薄板彎曲基本理論，提出了簡支單向板和簡支雙向板固有頻率的一般公式。根據(jù)已有的溫度場解析解，結合鋼筋和混凝土在高溫下的力學性能，借助誤差函數(shù)以及雙曲線正切函數(shù)對矩形薄板在厚度方向上進行剛

4、度的積分，得到了已知板厚情況下矩形薄板的剛度與溫度的關系式。假定在高溫下鋼筋混凝土的質量密度為常數(shù)，將得到的剛度與溫度關系式引入到固有頻率的一般式中，得到了火災過程中固有頻率與溫度的關系式。對高溫下矩形薄板的剛度變化規(guī)律進行分析，在剛度與溫度關系的基礎上，得到了高溫下矩形薄板剛度的折減系數(shù)。
　　3.將火災后鋼筋混凝土構件承載力計算的等效截面法引入到板的承載力計算之中，并考慮高溫下鋼筋與混凝土粘結力的折減，可能在高溫下先發(fā)生粘結破