钢筋混凝土单向板受拉薄膜效应试验研究

论文摘要

塑性铰线理论是目前计算钢筋混凝土板极限荷载最常用的方法。研究表明,由于钢筋混凝土板薄膜效应的存在,无论其是否受到水平约束,按塑性铰线理论计算的结果均比实际承载力低得多。近年来建筑火灾作为灾害的一种,国内外学者将其作为研究课题引入建筑工程领域时发现,若发生火灾的房间不破坏或是整体结构不坍塌,混凝土楼板发生大变形是可以接受的。因此,混凝土板在常温及火灾作用下薄膜效应的研究具有重要的意义。完成了对不同边界条件下6块足尺的钢筋混凝土单向板的大变形静力加载试验,主要包括两边简支、一边简支一边固支和两边固支三种边界条件。通过测量混凝土板的竖向挠度、平面内位移、受拉钢筋的平均应变及支座转角等来研究钢筋混凝土单向板受拉薄膜效应产生的机理及破坏模式。研究发现,无水平约束的钢筋混凝土单向板在形成塑性铰线之后存在受拉薄膜效应,此时混凝土板的裂缝充分发展,刚度衰减较大。由于受拉薄膜效应的存在,混凝土板的实际承载力比按塑性铰线理论的计算结果高得多。当挠度达到跨度的1/15时混凝土板没有发生钢筋拉断或板坍塌现象。采用板块平衡法和虚功法对试验中板的荷载进行了计算。结果发现,平衡法的计算结果与试验结果吻合较好,而虚功法的计算结果较试验结果偏低。基于假设对虚功法进行了修正,采用修正后的公式能够得到较好的计算结果。本文从钢筋混凝土板在常温下的薄膜效应试验研究入手,了解混凝土楼板在常温大变形下薄膜效应产生的机理及破坏模式,为今后的结构抗火研究提供试验数据和理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 试件设计及试验方案
• 2.1 试件设计与制作
• 2.1.1 试件设计
• 2.1.2 试件制作
• 2.2 试件材料力学性能
• 2.2.1 钢筋的力学性能试验
• 2.2.2 混凝土立方体的抗压强度试验
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 边界条件
• 2.3.2 加载装置
• 2.3.3 测量方案
• 2.3.4 试验加卸载制度
• 2.4 本章小结
• 第3章 试验结果及分析
• 3.1 试件SS-1、SS-2 试验结果及分析
• 3.1.1 裂缝
• 3.1.2 平面内位移
• 3.1.3 支座转角
• 3.1.4 钢筋应变
• 3.1.5 荷载—挠度曲线
• 3.1.6 试验结果分析
• 3.2 试件SC-1、SC-2 试验结果及分析
• 3.2.1 裂缝
• 3.2.2 平面内位移
• 3.2.3 支座转角
• 3.2.4 钢筋应变
• 3.2.5 荷载—挠度曲线
• 3.2.6 试验结果分析
• 3.3 试件CC-1、CC-2 试验结果及分析
• 3.3.1 裂缝
• 3.3.2 平面内位移
• 3.3.3 支座转角
• 3.3.4 钢筋应变
• 3.3.5 荷载—挠度曲线
• 3.3.6 试验结果分析
• 3.4 试验结果对比分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 计算模型分析
• 4.1 板块平衡法
• 4.1.1 方法简介
• 4.1.2 试件SS-1 承载力
• 4.1.3 试件SC-1 承载力
• 4.1.4 试件CC-1 承载力
• 4.2 虚功法
• 4.2.1 方法简介
• 4.2.2 试件SS-1 承载力
• 4.2.3 试件SC-1 承载力
• 4.2.4 试件CC-1 承载力
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢