不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限研究

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1、第12期广东土木与建筑No.122006年12月GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGDEC2006不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限研究唐贵和黄金林(华南农业大学水利与土木工程学院广州510642)摘要:通过2根钢筋混凝土柱的足尺明火试验,考察了不同受火方式对柱的破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响,编制了不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限计算程序,其结果与试验值较吻合,表明其耐火性能优劣顺序依次为相邻两面受火、三面受火和四面受火,对实际结构抗火设计有一定的参考作用。关键词:受火方式;钢筋混凝土;柱;耐火极限;高温测立方

2、体强度均为32.2MPa,试验当天的混凝土实测1前言强度见表1。试件的受火方式见表1。未受火面的处理方法是柱是结构的主要承重构件之一,其耐火性能对先在混凝土表面采用高温胶粘贴陶纤甩丝毯(防火整个结构的火灾安全影响巨大,国内外学者已开展棉),其上用钼丝包绑双层防火棉,钼丝间距300mm。了一定数量的钢筋混凝土柱耐火试验[1～3],并取得了2.2试验方法一些研究成果。但现有研究成果几乎都是针对四面试验在华南理工大学结构耐火试验室进行,垂受火情况获得的,实际工程中由于柱在结构中的位直构件耐火试验炉的炉膛尺寸为2.5m×2.5m×3m,最置不同,还可能遭受三面受火

3、、相邻两面受火、单面大竖向加载能力为5000kN。试件的实际受火高度为受火等各种受火方式,而目前国内外还缺乏这些不3m,计算长度660×660×30660[1～2]0350同受火情况下的试验数据。K.H.Tan曾对不同受火取为2.0m。111[4]00方式下钢筋混凝土柱的耐火极限进行计算分析,为了更好地模62Φ25但未进行相关的试验。拟实际情况,f8@2002Φ25试件浇筑后晾0180030034230干2个月再进572试验概况31-1行试验。试验222Φ25f8@2002.1试件设计过程中通过计2Φ25300我们取2根轴心受压钢筋混凝土柱进行不同受算机自

4、动控制30006火方式下的耐火试验,柱长均为3.81m,各试件的具炉膛内的升温52-201[5]660体参数见表1和图1。过程,使其与660×660×30试件的纵筋均为4Φ25,中部箍筋为f8@200,端ISO834标准图1试件尺寸部箍筋为f8@100,纵筋和箍筋的实测屈服强度分别升温曲线尽可1200为349.7,370.0MPa,极限抗拉强度分别为536.5,能接近,如图1000464.5MPa。纵筋直接焊接在Q345B的端部钢板上。2所示。800混凝土采用硅质骨料,NC1和NC2的混凝土28d实)(℃600表1试件参数及试验结果度温IS0834标准升温

5、曲线400截面砼棱柱体竖向NC1实测升温曲线试件轴压受火耐火极限(min)200尺寸强度荷载NC2实测升温曲线编号比方式0时间(min)(mm)(MPa)(kN)试验值计算值050100150200NC1300×30032.811810.4三面184150图2ISO834标准升温曲线与试验炉内NC2300×30032.817710.6相邻两面170178升温曲线的比较82006年12月第12期唐贵和等:不同受火方式下钢筋混凝土柱耐火极限研究DEC2006No.12试件吊装到位后,安装加载系统及位移和温度式中:Es、ET和E分别为混凝土的应力切线模量、温量测

6、系统。先施加预定荷载的20%,压实防火棉并度切线模量和时间切线模量。混凝土应力应变的增检查各量测系统是否正常,随后卸载;逐级加载至预量△es与总应变增量△ec、温度增量△T及时间增量[6]定荷载并持荷10min,以使荷载和轴向位移达到稳定。△t的关系由下式确定:点火后,按照ISO834标准升温曲线对炉膛内的气体’fth’ftr’fcr’ftr’fs△es=△ecHs+(---温度进行控制,整个升温过程中荷载基本保持不变。’T’T’T’sc’T根据GBT9978-1999《建筑构件耐火试验方-’fcr’fs)△TH-’fcr△tH⑺ss’sc’T’t法》的规

7、定,试件达到耐火极限的判定准则为试件无法再继续承受预定的竖向荷载,或轴向变形>0.01H计算程序中高温下受压区混凝土的热-力本构(mm),或轴向变形速率>0.003H(mmmin)(H为试关系采用过镇海等建议的耦合本构关系。高温下受件的受火高度)。拉区混凝土的热-力关系采用文献[7]的建议:s=EeeT≤e<0#cT0sp,ts%s=fTTTTTT3计算程序的编制$ct(eu,t-es)(eu,t--ep,t)eu,t≤es

8、①温度场分析原点切线模量;eT为高温受拉峰值应变;eT为高p,tu