陳少鵬

(蘇州科技大學 江蘇省結構工程重點實驗室，江蘇 蘇州 215011)

0 前 言

型鋼混凝土結構耐火性能的研究正在逐步完善。時旭東等[1]進行了鋼筋混凝土門式框架火災試驗，分析了高溫下框架結構的內力重分布規(guī)律和塑性鉸分布規(guī)律。姚亞雄等[2-3]進行了單層雙跨框架的試驗研究，研究了不同受火方式對框架變形和溫度場的影響規(guī)律，并進行了高溫下平面框架力學性能的分析。王廣勇[4]建立了多層多跨的型鋼混凝土平面框架耐火性能模型，研究了火災作用下型鋼混凝土平面框架的內力分布和倒塌破壞規(guī)律，同時對兩種框架的耐火極限進行了參數(shù)分析?；诖耍疚慕⒘送夂奢d和火災高溫作用下梁破壞模式下SRC柱-RC梁框架的模型。對梁的荷載比、混凝土抗壓強度、跨度進行模型計算分析，對這些參數(shù)對抗火性能和對框架的耐火性能影響進行了對比分析。

1 SRC柱-RC梁框架結構構造

本文的試件設計參考實際工程，建立了SRC柱-RC梁框架結構?？蚣芰篢形鋼筋混凝土梁。梁的尺寸為600×300，上部配筋為2C12，下部為2C16，箍筋為C8@150。翼緣寬度為 1 500 mm,厚度 100 mm。梁翼緣板配筋均為C8@150,翼緣板縱筋4C8。柱為型鋼混凝土柱，截面尺寸為450×450，柱高3 300 mm，柱內配置H型，鋼型鋼尺寸為300×300×12×12、鋼筋4C20，柱配筋為4C16，箍筋為C8@100。為進行參數(shù)分析，在柱火災荷載比，梁火災荷載比，跨度以及混凝土抗壓強度這四個參數(shù)的變化下設計了15組構件。配筋示意見圖1。

圖1 框架構件配筋圖

2 SRC柱-RC梁框架有限元模擬簡介

混凝土、型鋼采用8節(jié)點實體單元，鋼筋采用2節(jié)點桁架單元。在溫度場分析時，混凝土熱工參數(shù)采用TT Lie[5]模型，型鋼采用EC3[6]模型，分析時梁翼緣以下全部受火，采用ISO—834升溫曲線。在力學分析時，鋼材力學參數(shù)關系采用EC3[6]，混凝土力學參數(shù)采用TT Lie[5]模型。在相互作用設置中法向行為采用“硬”接觸。切向行為則采用“罰”函數(shù)公式，摩擦系數(shù)0.6。梁上三分點加載，柱頂加集中荷載，柱底部固支，柱頂約束RX,RZ,UY和UZ。梁破壞模式發(fā)生時，梁發(fā)生向下的彎曲變形，柱發(fā)生向外的彎曲變形，框架梁接近節(jié)點處、框架梁底跨中塑性變形較大。故本文將重點關注梁破壞模式的SRC柱-RC梁框架結構的耐火極限及以跨中撓度達到梁計算跨度的L/20定義。

3 模型驗證

驗證文獻[7]中的兩組型鋼混凝土柱-混凝土梁平面梁跨中時間-位移曲線進行了驗證?？蚣軜嬙煨畔⒁姳?，模型驗證情況見圖2。由圖2可知，總體上利用ABAQUS有限元分析軟件模擬的計算結果與試驗的吻合度較高。

表1 文獻中框架構造信息表

圖2 模型驗證

4 SRC柱-RC梁框架構件抗火性能參數(shù)分析

4.1 梁火災荷載比

梁火災荷載比的影響見圖3?？梢钥吹诫S著梁火災荷載比的減小，框架梁跨中撓度減小且框架梁跨中撓度變化速率減小。梁破壞模式SRC柱-RC梁平面框架結構接近耐火極限時，框架梁跨中撓度值增大?？傮w來看，梁火災荷載比對框架梁跨中撓度曲線影響較大。

圖3 梁火災荷載比對框架耐火極限

4.2 框架跨度

框架跨度的影響見圖4。隨著梁跨度的增大，框架梁跨中撓度增大，框架梁跨中撓度變化速率增大，耐火極限略有減小。可能的原因為隨著框架跨度的增大，導致?lián)隙茸兓俾试龃?，在相同荷載比作用下對梁破壞模式框架結構的耐火極限有著明顯的影響。

圖4 框架跨度對框架耐火極限

4.3 混凝土抗壓強度

圖5為混凝土標準抗壓強度的影響。隨框架混凝土標準抗壓強度的增加，框架梁跨中撓度變化速率增大，耐火極限顯著減小。隨著混凝土強度的提高，其應力—應變曲線的下降段會越來越陡，平面框架結構的應力水平隨著應變而增大?？傮w來看，混凝土標準抗壓強度對框架耐火極限影響較大。

圖5 混凝土抗壓強度對框架耐火極限

5 結 論

1)梁的荷載比對梁破壞模式下的SRC柱-RC梁平面框架的影響顯著，隨著梁火災荷載比的增加，對于梁破壞模式的框架，框架的耐火極限越來越小。

2)在相同荷載比的條件下，增大框架的跨度，疊合梁的耐火極限略有降低。

3)在梁和柱的荷載比相同的情況下，隨著混凝土抗壓強度的提高,耐火極限會顯著降低。

[ID:012819]