高层商住楼消防设计问题探讨

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1、现代混凝土基本理论及工程中的应用孙晓斐陈景山山东省建筑设计研究院山东济南250001摘要：人们对混凝土的运用已经冇一百多年的历史了，混凝土属于非匀质非弹性的材料，它和匀质弹性材料有着非常大的区别，人们在使用混凝土的过程中，不断地积累经验并在已有基础上进行创新，总结岀了一系列理论并运用在了工程中，本文结合实际，对现代混凝土在建筑领域的运用做了简单的探讨。关键词：现代混凝土基本理论工程混凝土应用职称论文代发表一、弹性力学理论及其应用在线弹性问题中，一般认为外部荷载施加是缓慢的，不会产生动能和热效应，外部荷载在其作用位置上的变形上所做的功

2、将转化为变形能储蓄在弹性体内，当外部荷载移去时，变形能全部释放。在这一过程屮用线弹性本构（虎克定律）来描述。在混凝土受压的应力应变研究中，压应力大约在最大抗压强度f'c的30%以下是具有接近线弹性的性质。即可以认为混凝土在受到30%f‘°以下的外力时，当外力消失,变形也消失。在混凝土受拉的应力一应变研究屮，当应力达到单轴抗拉强度fc的60%左右时，可以认为这个应力水平相当于弹性极限。混凝土最重要的特征z—是它的低拉抗拉强度，这导致了在比压应力低得多的拉应力下发生拉伸开裂。在弹性理论屮认为各向同性的混凝土，各个方向上的弹性模量Gjki

3、必定是一样的，那么张量Gjki必定是一个各向同性的四阶张量，总之，弹性力学可以解决混凝土的木构关系问题，但是弹性力学是在一定的假设基础上的。所以不完全适合再深入研究混凝土应力一应变关系。二、塑性力学理论及其应用塑性理论的发展对认识混凝土的本构关系发生了重大影响。该理论出三部分组成:初始屈服准则、强化法则、流动法则，这三个方面都与屈服面有着密切的关系。根据典型的塑性理论，增量形式的应力一应变关系一•般用下列方法推出。总的应变增量是弹性增量和塑性壇量的总和，即：按照虎克定律，应力增量由式(5)确定：d£ij=Cijkid£ki=Cjjk

4、i(deki-d£Pki)(5)其屮,Cijkl为含有弹性常数G和v的各向同性张量。由vanMiler(1984年)关于混凝土应力应变曲线软化部分的可靠性试验研究,试件的高宽比H/W从0.5变化到0.2时,获得轴向应力。和轴向应变e的试验结果中可知，在达到峰值么前，各曲线儿乎是重合的，而与试件高度无关。但超过峰值后，随试件高度的减小，延性增大。蜩性力学屮也有一些基木假设。混凝土塑性木构关系具有非线性和非单值(取决丁加载历史)等特点，塑性力学问题比起弹性力学问题复朵得多,更接近于工程实际。但在解析求解遇到更大的数学困难。三、断裂力学理

5、论及其应用1920年Griffith在研究玻璃等脆性材料时提出了断裂理论。Neville最先把Griffith理论应用于混凝土。1961年Kaplain首先将断裂力学用于混凝土研究中,并进行了混凝土断裂韧度试验。随后的工作几乎都是在以混凝土为线弹性的假定卜•，运用断裂力学对混凝土断裂参量的研究。由于混凝土中骨料的存在，使得混凝土的应力分布很不均匀。但骨料本身强度高,因而骨料又可能阻止裂纹的扩展。混凝土的不均匀性导致试验结杲难于很好的吻合混凝土断裂的实际现象。例如,Glucklich证明，临界应变能释放率要比混凝土表面能的2倍大得多。

6、并认为这是由于断裂力学把混凝土断裂归结于单一裂纹的扩展所导致的错误结论。其他越来越多的试验结果也表明,混凝土的断裂韧度值随着试件尺寸的变化而变化，并与裂纹长度和相对缺口深度有关。不仅如此，断裂韧度述随骨料体积、形状、水灰比和龄期的不同而不同。后者由于材料性质的变化而引起断裂韧度的变化。单就尺寸变化引起的断裂韧度的不同结果,就值得怀疑线弹性断裂力学对混凝土的适用性。然而，随着近年来对大尺寸混凝土试件(h>2m)试验结果的分析，人们已经认识到，以往对混凝土断裂参量的测定，实际上并不真正代表混凝土的断裂韧度，而仅仅是名义值。由于混凝土复朵

7、的组织结构，只有在试件尺寸大到一定程度后，才能够测定出不随尺寸而变化的稳定断裂韧度值，这才真正反映了混凝土的断裂韧度。但是大尺寸混凝土试验比较因难，一般试验室难以做到,基于断裂力学的混凝土的研究尚无法进入实用。四、损伤力学理论及其应用混凝土损伤木构模型比较多，有Mazars损伤模型、Loland损伤模型、指数函数损伤模型、齐项异性的Sidhoff损伤模型。下而详细介绍Loland模型。Loland模型是按照试验得出的拉伸应力应变曲线，把曲线划分为两段。第一阶段是在应力达到峰值2前，即当应变小于峰值应力对应的应变£c时。在整个材料中发

8、生分布的微裂纹损伤，第二阶段是当应变大于£c时,损伤主要发生在破坏区内。五、混凝土抗冻理论及其应用混凝土材料的抗冻性是以下三个方面的变函数即：（1）材料的性质（强度、变形、空隙情况）；（2）气候条件（冻融循环次数，最低温度、降温速度、