混凝土叠合箱网梁楼盖的火灾行为与设计理论

本项目一是通过对混凝土叠合箱网梁楼盖在使用荷载和火灾高温耦合作用下叠合箱和肋梁的共同工作性能、叠合箱对楼盖高温下行为的影响、楼盖在高温下的变形性能和破坏形态、耐火极限等进行试验研究,考虑叠合箱高度、叠合箱底板厚度、肋梁配筋率等参数的影响。二是对不同最高升温温度作用后的混凝土叠合箱网梁楼盖进行力学性能试验，总结分析其最后破坏形态，建立火灾高温后混凝土叠合箱网梁楼盖残余刚度和承载力的实用计算公式。三是基于试验研究结果和传热学原理，建立叠合箱网梁楼盖瞬态温度场分析与计算方法；采用高温下混凝土和钢筋的本构模型，建立混凝土叠合箱网梁楼盖火灾行为的非线性有限元全过程分析方法和耐火极限的实用计算方法。

叠合箱网梁楼盖是由预制的“叠合箱”与后浇肋梁连接而成的一种梁板结构。“叠合箱”是由高强复合混凝土制作的空箱体，箱体高度可以调整，以适用不同厚度的楼盖。叠合箱网梁楼盖适用于大空间建筑，无需预应力就可实现36米以上的跨度，比一般的楼盖体系节约钢材30%-50%，混凝土用量只是一般楼盖用量的三分之一，在工程中已得到的应用，取得了显著的经济效益。 .发生火灾时，楼盖承担着防火隔断及阻止火灾向上蔓延的作用，而且受火面最大，是损伤最严重的构件之一，其抗火能力是建筑火安全领域的重要研究课题。因此，本课题对叠合箱网梁楼盖的火灾行为和耐火性能进行了研究。.本项目首先对叠合箱网梁楼盖在常温下的受力性能进行了试验研究，然后对叠合箱网梁楼盖进行了真实火灾试验，包括单跨明箱叠合箱网梁楼盖火灾试验、单跨暗箱叠合箱网梁楼盖火灾试验以及多跨叠合箱网梁楼盖的火灾试验，并利用有限元软件进行了理论分析。通过试验及理论分析得到以下结论：叠合箱网梁楼盖的内力分布同一般的无梁楼盖，在内力分析时可简化柱上板带和跨中板带，但内力分配系数同实心混凝土无梁楼盖不同；混凝土叠合箱网梁楼盖在火灾作用下，叠合箱底板在燃烧30分钟时即产生爆裂，对于多跨叠合箱楼盖在外部荷载作用下受压的叠合箱底板，在荷载和火灾的耦合作用下更易产生爆裂；对于混凝土明箱叠合箱网梁楼盖燃烧70分钟时叠合箱顶板也将产生爆裂，楼板被烧穿，对于暗箱叠合箱网梁楼盖，叠合箱顶板不会产生爆裂；叠合箱底板爆裂后，混凝土叠合箱网梁楼盖的结构形式由空心楼板结构转化为井字梁楼盖结构，并引起结构的内力重分布，边梁处于受扭的状态；叠合箱底板爆裂后，肋梁处于三面受火状态，但由于叠合箱的侧壁对肋梁有一定防护作用，减缓了肋梁内热量的传递，提高了肋梁的抗火性能和楼盖的耐火极限，肋梁损伤较轻；肋梁的温度场分布规律按底部单面受火分析，理论分析结果与试验结果吻合较好；多跨叠合箱网梁楼盖受火灾后，楼盖上部产生大量裂缝，在柱的位置处及区格板块上产生类似于无梁楼盖在荷载作用下楼板上部产生的裂缝，由于温度应力的作用，框架梁的顶部产生大量与梁垂直的裂缝；根据试验分析结果利用有限元分析软件得到了叠合箱网梁楼盖的温度场分布规律及火灾时和火灾后的承载力计算方法。.