火灾作用下钢筋混凝土梁托柱转换结构的承载性能

The project aims at the experimental study on the load bearing behaviour of reinforced concrete beam supporting column transfer structure.Firstly，by the fire simulation test system，considering the influence of transfer structure arrangement、fire conditions、load ratio and reinforcement details，the specimens of reinforced concrete beam supporting column transfer structure will be tested under the couple of fire and loads，and the temperature pattern、the deformation、the mechanical behaviour of members and joints、the interaction of the members and mechanism of failure will be studied. Secondely，considering the influence of transfer structure arrangement、fire conditions、load ratio and reinforcement details，the specimens of reinforced concrete beam supporting column transfer structure will be tested after fire，the different temperature rise times and different cooling types being taken into account，the residue mechanical behaviour and load bearing capacity of specimens after fire will be analysed. Thirdly，based on the test results and finite element analysis software，the fire response whole process analysis will be carried out，and the practical smiplify analysis mathod on reinforced concrete beam supporting column transfer structure in fire will be proposed；moreover，analysing the fire resistance effectiveness of the reinforced concrete beam supporting column transfer structure designed by the current standard，the appraisement mathod for reinforced concrete beam supporting column transfer structure after fire will be put forword.

本项目针对常用的梁托柱转换结构体系，进行火灾作用下的承载性能试验研究。一是利用大型火灾试验系统，考虑转换结构布置、受火工况、荷载比、配筋构造等参数的影响，进行梁托柱转换结构模型在竖向荷载与标准升温耦合作用下的耐火性能试验，研究温度场分布规律、整体温度变形性态、构件及节点的力学行为以及热力耦合作用下各构件间相互作用机制和破坏模式等，探讨各参数变化对转换结构模型耐火行为的影响机理。二是同样考虑上述参数的影响，对梁托柱转换结构模型进行不同升温时间和冷却方式（自然和泼水冷却）工况下的剩余承载能力试验，研究受火灾作用后的转换结构承载性能劣化机理，分析各参数对承载性能劣化程度的影响规律。三是基于试验结果的分析和大型有限元软件，对试验模型进行火灾响应全过程数值模拟，探讨梁托柱转换结构在热力耦合作用下的简化实用分析方法；分析现行设计方法的抗火能力，提出火灾作用后梁托柱转换结构剩余承载能力的评估方法。

结构转换层作为承上启下的关键传力结构，承受着巨大的竖向荷载，在火灾高温作用下，一旦出现破坏或较大的变形将严重危及整体结构的安全，因此，开展对火灾高温作用下钢筋混凝土转换结构的承载性能研究具有重要的理论和现实意义。项目主要针对常用的钢筋混凝土梁托柱转换结构体系，进行火灾行为的试验研究和理论分析。一是利用大型火灾试验系统，进行了火灾与荷载耦合作用下钢筋混凝土梁托柱转换结构节点单元耐火性能试验研究。观察和分析了该类转换结构节点单元在火灾高温下的温度场分布规律、热力耦合作用下的裂缝开展与分布规律、整体的变形性态、耐火极限和破坏模式等，总结了不同受力类型和不同荷载比的节点单元的耐火行为和损伤机理。二是进行了经历火灾后的钢筋混凝土梁托柱转换结构节点单元残余承载性能试验研究。观察和分析了经历火灾高温作用后的转换结构节点单元在竖向荷载作用下的开裂与变形特征、承载能力变化特点和破坏模式，并与常温对比试件进行了对比分析；研究总结了经历不同升温时间及节点单元受力类型对承载性能劣化程度的影响规律；进而探讨了受火灾作用后的钢筋混凝土梁托柱转换结构的整体承载性能劣化机理。三是针对三种不同结构布置形式的梁托柱转换结构的模型，考虑多种受火工况，施加标准升温及恒定竖向荷载的耦合作用，进行了转换结构模型的火灾行为全过程分析，以此为基础，分析总结了该三种结构布置的转换结构模型在火灾高温与恒定加载耦合作用下构件间相互作用规律、内力与变形规律等火灾行为和破坏机理。四是针对常见的局部火灾情形，对钢筋混凝土框架结构进行了局部火灾作用下的变形规律及耐火极限分析，研究总结了火灾作用下钢筋混凝土框架结构的整体火灾行为、塑性铰形成规律和破坏机制。在综合试验研究和理论分析成果基础上，对钢筋混凝土框架梁托柱转换结构的抗火设计提出了建议。