基本信息
- 项目名称：
- 火灾后钢筋混凝土板力学性能评估
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 评估思路采用考虑火灾与荷载耦合的火灾后构件力学性能评估思路,首先确定构件过火温度场，并进行结构构件的温度场分析，获得温度场分析结果，进行火灾后构件温度和荷载的耦合分析。得出火灾后构件承载能力和刚度变化规律。 研究基于非线性有限元软件ABAQUS平台，结合计算评估工作的需要，建立了混凝土楼板的非线性有限元分析模型，进行火灾前、火灾全过程和加固后的力学性能计算，对其承载能力进行评估。
- 详细介绍：
- 评估思路采用考虑火灾与荷载耦合的火灾后构件力学性能评估思路,即首先确定构件过火温度场，并进行结构构件的温度场分析，获得温度场分析结果，进行火灾后构件温度和荷载的耦合分析。得出火灾后构件承载能力和刚度变化规律。 研究基于非线性有限元软件ABAQUS平台，结合计算评估工作的需要，建立了混凝土楼板的非线性有限元分析模型，进行火灾前、火灾全过程（未加固）和加固后的力学性能计算，对其承载能力进行评估。 混凝土板力学性能评估的内容为火灾后板的极限承载能力和加固后板的极限承载能力，为结构加固设计提供参考，火灾后构件的抗力计算时常温下材料强度均采用规范设计值，火灾后材料强度随过火温度变化规律采用规范或相关文献中提供的数值，因此，火灾后构件抗力(极限荷载或承载能力)的计算值可近似认为是构件抗力的设计值。 依照上述方法对过火混凝土楼板进行评估后，得出的结果符合《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 以及《混凝土结构加固设计规范》 GB50367-2006 中相关力学性能的要求,并 且与《火灾后钢筋混凝土结构的力学性能》（吴波）以及《钢结构及钢—混凝土组合结构抗 火设计》（李国强，韩林海等）等学术著作中对过火混凝土的相关研究结论一致，评估达到 预期的目的。同时，本方法也可为到其他钢筋混凝土过火建筑的评估修复做出技术支持。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 对火灾作用后的高层建筑主体结构中混凝土楼板进行有限元计算分析，对加固前后的构件承载能力和相关力学性能进行评估，为其修复加固设计提供依据，得出结论可供有关工程参考。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目根据火灾现场检测调查数据结果，对受火后的构件的残余承载力、变形和刚度进行评估，并对加固后构件的承载力、刚度、变化规律进行分析。 研究基于非线性有限元软件ABAQUS平台，结合计算评估工作的实际需要，建立混凝土楼板的非线性有限元分析模型，进行火灾前、火灾全过程（未加固）和加固后的力学性能计算，对其承载能力进行评估。
应用价值和现实意义
- 通过研究混凝土火灾后结构性能评估，研究其承载能力的变化规律，从而为修复加固设计提供资料，以供有关工程参考。
学术论文摘要
- 评估思路采用考虑火灾与荷载耦合的火灾后构件力学性能评估思路,即首先确定构件过火温度场，并进行结构构件的温度场分析，获得温度场分析结果，进行火灾后构件温度和荷载的耦合分析。得出火灾后构件承载能力和刚度变化规律。 研究基于非线性有限元软件ABAQUS平台，结合计算评估工作的需要，建立了混凝土楼板的非线性有限元分析模型，进行火灾前、火灾全过程（未加固）和加固后的力学性能计算，对其承载能力进行评估。 钢筋混凝土板力学性能评估的内容为火灾后板的极限承载能力和加固后板的极限承载能力，为结构加固设计提供参考，火灾后构件的抗力计算时常温下材料强度均采用规范设计值，火灾后材料强度随过火温度变化规律采用规范或相关文献中提供的数值，因此，火灾后构件抗力(极限荷载或承载能力)的计算值可近似认为是构件抗力的设计值。 按照上述方法计算了火灾前后板的极限荷载大小、下降幅度以及整个保护层加固后板极限荷载的变化情况，以此进行判断火灾后楼板的结构损伤的严重程度以及加固方案的可行性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 情况属实。
参考文献
- [1]《火灾后钢筋混凝土结构的力学性能》 吴波 著 [2]《ABAQUS结构工程分析及实例详解》 王玉镯 傅传国 著 [3]《钢筋混凝土框架结构抗火试验研究》 姚亚雄 朱伯龙 著 [4]《钢结构及钢—混凝土组合结构抗火设计》 李国强 韩林海 楼国彪 蒋首超 著 [5] 国检中心检测报告《BETC-JG-2009-1（A）》 [6]《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252:2009） [7]《建筑钢结构防火技术规程》（CECS 200-2006） [8]《混凝土结构设计规范》（GBJ50010-2002） [9]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）
同类课题研究水平概述
- 国内研究成果主要有：（1）结构受火温度。可根据以下情况综合分析：混凝土表面颜色的变化与温度有关：300℃以下颜色不变，300～600℃转为粉红至红色，600～950℃转为灰白至淡黄，大于950℃则为灰黄色；现场材料取证；构件外观状况：300℃以下无显著变化，300～600℃表面开裂，石英质骨料发生爆裂，600～900℃混凝土剥落起壳，轻击后脱离，部分钢筋外露，表面疏松，900℃以上表面呈粉末状，至1200 ℃熔融；扫瞄电子显微镜与X射线衍射分析；碳化深度检测：混凝土正常碳化通常发生在表面，火灾引起的碳化可出现在内部。用碳化深度可检测受火表面温度。 （2）混凝土高温后力学性能。混凝土的抗压强度、抗拉强度、粘结强度、应力-应变关系等均与温度有关，当温度确定后，均可予以推断。混凝土强度还可用钻芯取样、回弹仪检测、超声检测等方法直接测得，并进行综合评价。 （3）钢筋高温后力学性能。包括屈服强度、极限强度、弹性模量等也与温度有关，可通过由实验得出的经验公式计算获得。 （4）结构残余承载力。从混凝土与钢筋高温后的强度可计算火灾后钢筋混凝土结构的残余承载力（结构承载力因受高温作用而下降）。必要时可在火灾现场不同区域选取典型构件进行加载试验。 （5）结构损伤度。结构灾后损伤程度分为4级：1级为轻度损伤，只是表面装饰部分遭受损坏，或表面损伤轻微，结构本体完好。2级为中度损伤，损伤深度达到混凝土保护层，使保护部分剥落，但受拉主筋未受损伤，构件整体性好，变形不超过规范规定值。3级为严重损伤，混凝土保护层大片剥落、主筋外露，粘结力破坏，构件明显变形。4级为严重破坏，混凝土构件表面大面积损伤剥落、严重开裂，结构变形很大，构件遭到严重破坏，已成为危险结构。 （6）修复措施。对于损伤度为1～3级的结构，可分别采取相应的技术措施予以修复，由有关部门应提出结构修复的技术文本。
