地震火灾后钢筋混凝土柱的残余力学性能研究

Earthquake-induced fire is one of the main secondary disaster. With the rapid industrial progress and changes in human being‘s life style, occurring probability of earthquake-induced fire increases greatly because of complicated power supply system and gas supply system. Earthquake-induced fire damages structural safety and hampers rescue efforts which lead to serious personal and property damage. Thermal conductivity of concrete increases after damage under earthquake, and maximum temperature of cross-section is much higher. As a result, residual capacity of reinforced concrete （RC） columns decline sharply. However, residual capacity of RC columns after earthquake-induced fire is not clear for lack of studies. This program aims to do experimental research and theoretical analysis on residual capacity of RC columns following earthquake-induced fire and build a damage model.

地震火灾是震后的主要次生灾害之一。随着工业的快速发展及人们生活方式的改变，复杂的供电、供气系统使地震后出现火灾的可能性大大增加。地震火灾严重危害了震后结构的安全，从而阻碍了灾后救援处置，致使灾区蒙受更大的人身和财产损失。地震作用下，钢筋混凝土柱出现损伤，如混凝土开裂、受压区混凝土被压碎等，导致火灾下柱截面内温度场分布发生畸变，从而大大降低了地震火灾后柱的残余承载力。然而国内外尚没有针对地震火灾后钢筋混凝土柱的残余力学性能研究。本项目将对地震火灾后钢筋混凝土柱的残余力学性能进行系统的试验研究和理论分析，并提出地震火灾后钢筋混凝土柱的损伤模型。

通过对14根矩形悬臂柱在等轴向荷载作用下的一系列试验，研究了震后火灾作用下钢筋混凝土柱的耐火时间和残余抗震性能。所有试件均先进行循环加载或模拟地震加载，然后进行耐火试验或震后火灾试验后的滞回循环加载试验。本项目通过在对试验柱滞回加载到最大侧向位移角为2.0%和模拟地震加载使最大侧向位移角达到3.5%来模拟中等地震损伤。试验结果表明，本项目中设计的钢筋混凝土试验柱在经历了中等地震损伤后扔可以满足ISO 834和中国建筑抗火设计规范的要求。相比试验柱经历的最大侧向层间位移角，残余侧向层间位移角对震后火灾的耐火性能的影响更显著。经历地震火灾的钢筋混凝土试验柱的抗震性能出现了严重的下降，包括侧向承载能力、有效刚度和延性的降低。本研究的结果表明，在抗火试验中需要实时监测侧向位移，且侧向位移极限应纳入震后火灾破坏判定标准中。本项目的研究结果对经历震后火灾的钢筋混凝土结构的受损评估提供了基础研究数据，且为以后的火灾试验提供一个新的视角。