钢筋混凝土梁火灾下及火灾后的抗剪性能研究

Reinforced concrete (RC) beam is an important element of structure, the fire resistance of RC beam had significant effect on the fire safety of the whole structure. At present, most of the studies about the fire behavior of RC beam focused on the flexural behavior of RC beam, and a limited number of studies on the shear behavior of RC beam were carried out. In addition, the studies on the behavior of RC beam in fire are more than those after fire. According to the program, Theoretical and experimental investigation of full-scale RC beam specimens will be conducted according to the program. The shear behavior of RC beam specimens with various parameters including boundary conditions, shear span to depth ratios, concrete strength and stirrup ratios in fire will be studied. the shear behavior of RC beams after various fire time will be explored. Moreover, the theoretical analysis of the beam specimens will be accomplished via nonlinear finite element analysis software ABAQUS. The research results of the program will provide the basis for performance-based fire safety design, damage assessment and repair after fire of the RC concrete structures.

钢筋混凝土梁是结构中重要的传力构件，其抗火性能对整个结构的火灾安全影响巨大。目前针对钢筋混凝土梁火灾行为的研究大多为抗弯性能研究，而对于抗剪性能研究较少，对于钢筋混凝土梁火灾下的抗火性能研究较多，对于受火冷却后的受力性能研究尚少。本项目拟采用足尺钢筋混凝土梁试件进行试验和理论研究，在不同边界条件、剪跨比、混凝土强度及配箍率情况下，对钢筋混凝土梁在火灾下及不同受火时间火灾后的抗剪性能进行研究，并利用ABAQUS非线性有限元分析软件建立模型进行计算。研究成果将为建筑结构的抗火性能化设计以及火灾后结构的损伤评估和加固修复提供依据。

钢筋混凝土梁是结构中重要的传力构件，其抗火性能对整个结构的火灾安全影响巨大。目前针对钢筋混凝土梁火灾行为的研究大多为抗弯性能研究，而对于抗剪性能研究较少，对于钢筋混凝土梁火灾下的抗火性能研究较多，对于受火冷却后的受力性能研究尚少。基于此，项目组开展了足尺钢筋混凝土梁火灾下的抗剪性能试验以及火灾后的残余抗剪性能试验，并建立了梁的非线性有限元分析模型，研究了具有不同边界条件、剪跨比、混凝土保护层厚度及配箍率的钢筋混凝土梁火灾下及火灾后抗剪性能，分析了受火时间及冷却方式对梁高温后残余抗剪承载力的影响。通过研究，主要得到以下结论：（1）减小剪跨比能显著提高火灾下钢筋混凝土梁的抗剪性能，在一定范围内，适当提高混凝土强度可以提高钢筋混凝土梁火灾下的抗剪能力，但提高效果不够明显。（2）与常温下混凝土保护层厚度增加使梁有效截面高度减小，进而导致梁抗剪承载力下降不同，火灾下混凝土保护层厚度增加后，混凝土对箍筋的保护作用增强，钢筋混凝土梁的抗剪能力显著提高，混凝土保护层厚度每增加10mm，梁的耐火极限约提高20%。（3）配箍率对钢筋混凝土梁火灾后的抗剪性能有较大的影响，增大配箍率能够较好地约束混凝土，提高梁的抗剪承载力。与自然降温方式相比，采用淋水冷却降温方式的梁受火后残余抗剪性能显著降低。（4）进行结构抗火设计时，应尽量减小钢筋混凝土梁的剪跨比，与常温相比，混凝土保护层厚度应进一步增加，以提高高温下梁的抗剪性能，避免梁在火灾中发生脆性剪切破坏，以利于消防安全。. 本项目的研究成果可以为建筑结构的抗火性能化设计以及火灾后结构的损伤评估和加固修复提供依据。