基于自振特性的板火災(zāi)損傷研究及安全性能分析.pdf

1、鋼筋混凝土板是建筑結(jié)構(gòu)中常用的構(gòu)件，它作為建筑結(jié)構(gòu)的水平結(jié)構(gòu)體系，對結(jié)構(gòu)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(yīng)用于板的鑒定與加固。而火災(zāi)下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(zāi)下（后）的振動特性分析，并通過火災(zāi)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(zāi)下鋼筋和混凝土的熱工性能及力學(xué)性能進行了歸納和總結(jié)。在此基礎(chǔ)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(dǎo)入到力學(xué)模型，對兩種工況的板進行火災(zāi)后模態(tài)分析。結(jié)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(dǎo)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(zāi)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(yīng)振型，它們的基頻在火災(zāi)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(jié)合鋼筋和混凝土在高溫下的力學(xué)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(guān)系式。假定在高溫下鋼筋混凝土的質(zhì)量密度為常數(shù)，將得到的剛度與溫度關(guān)系式引入到固有頻率的一般式中，得到了火災(zāi)過程中固有頻率與溫度的關(guān)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(guān)系的基礎(chǔ)上，得到了高溫下矩形薄板剛度的折減系數(shù)。
　　3.將火災(zāi)后鋼筋混凝土構(gòu)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(jié)力的折減，可能在高溫下先發(fā)生粘結(jié)破