高強混凝土剪力墻的火災行為和災后性能

高強混凝土剪力墻由于高溫下混凝土的爆裂和鋼筋壓屈的影響，可導致其耐火性能和災后性能較普通混凝土剪力墻降低更多。高溫下樓蓋等相鄰構件的影響可使高強混凝土剪力墻處于面外偏壓等較為不利受力狀況。目前有關高強混凝土剪力墻耐火性能和災后性能的研究成果偏少。另外不同受火方式后混凝土柱在低周反復荷載作用下性能、基于外包薄壁鋼管加固受火后混凝土梁柱構件的承載性能等也有待進一步研究。為此，本項目從試驗、理論分析、數值計算三方面對上述問題進行了較系統(tǒng)的研究，主要研究內容和結果：(1) 開展了10片受火后、5片未受火的高強混凝土剪力墻受壓承載性能試驗和計算分析，分析了受火方式、受火時間、偏心率和混凝土強度等級等對高強混凝土剪力墻受壓承載性能的影響規(guī)律；(2) 開展了10片受火后、2片未受火的高強混凝土剪力墻抗震性能試驗，分析了受火時間、受火方式、軸壓比、高寬比、暗支撐的設置以及混凝土強度等級對受火后高強混凝土剪力墻抗震性能的影響情況；(3) 開展了7片高強混凝土剪力墻在軸壓和面外偏壓荷載作用下耐火性能試驗和計算分析，考察軸壓比和面外偏心距的影響；(4) 開展了5片混凝土夾心保溫墻在0.15軸壓比、單面受火情況下的恒載升溫試驗及受火后受壓承載力試驗研究，初步掌握了該類夾心保溫的墻耐火特性；(5) 進行了4塊帶邊梁約束的混凝土板耐火性能和災后承載性能試驗研究，考察了邊梁是否受火及豎向變形、樓板上方是否覆土等影響；(6) 進行了12個混凝土柱、5個混凝土短柱在不同受火方式后抗震性能試驗，考察了受火方式、長細比、水平力加載方向、配箍率等影響；(7) 開展了未受火、火災后和折線形粘貼CFRP布加固火災后帶正交梁和樓板翼緣的梁柱中節(jié)點抗震性能試驗研究；(8) 開展了37個外包薄壁鋼管加固火災后混凝土棱柱體軸壓性能、12個外包薄壁鋼管加固火災后混凝土柱軸壓性能、10個外包薄壁鋼管加固受火后混凝土柱偏壓性能、14個外包薄壁鋼管加固火災后混凝土柱抗震性能、14個外套薄壁U型鋼板加固受火后混凝土梁承載性能的試驗研究，建立了外包薄壁鋼管約束加固高溫后混凝土的應力-應變關系，以及外包薄壁鋼管約束加固火災后混凝土柱的軸壓和偏壓承載力、外套薄壁U型鋼板加固火災后混凝土梁受彎和受剪承載力的簡化計算方法。上述研究成果可為高強混凝土剪力墻的抗火設計、災后損傷評定，以及火災后鋼筋混凝土梁柱構件的損傷評定和加固設計提供參考。 2100433B

高溫下高強混凝土的爆裂、相鄰樓蓋對剪力墻的面外彎矩和剪力等作用會顯著降低高強混凝土剪力墻的抗火性能和災后性能。本項目基于高強混凝土剪力墻的火災行為與災后性能的研究成果相對較少的現狀，擬進行帶面外位移約束的高強混凝土剪力墻的耐火性能試驗，考察軸壓比、偏心距、受火方式、墻厚和養(yǎng)護制度等對高強混凝土剪力墻的爆裂情況、破壞形態(tài)、耐火極限等影響情況；進行單層的高強混凝土剪力墻結構的明火試驗和有限元模擬，定量揭示結構中高強混凝土剪力墻的火災行為；編制高強混凝土剪力墻高溫下基于強度破壞的耐火極限計算程序及高溫下穩(wěn)定性能的計算程序，并進行系統(tǒng)的參數分析，建立高溫下考慮爆裂影響的高強混凝土剪力墻耐火極限的簡化計算方法；進行火災后高強混凝土剪力墻壓彎性能和抗震性能的試驗研究和計算分析，提出火災后高強混凝土剪力墻剩余承載力的實用計算方法。本項目的研究成果可為高強混凝土剪力墻的抗火設計和災后評估奠定基礎。

火災對混凝土的性能造成不同程度的損傷，通過恢復促進技術使火災后混凝土的力學性能和耐久性能完全或者大部分得到恢復的修復方法，對火災后混凝土結構的修復加固有著重要的社會意義和經濟意義。.本項目以火災后的混凝土為對象，研究火災后混凝土的抗壓強度、彈性模量、中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性等性能的恢復規(guī)律及其影響因素。對申請者在日本所開發(fā)的高滲透性無機質混凝土促進劑進一步深入研究，采用現代分析技術，分析促進恢復的機理，改良促進劑的性能，針對遭受不同火災溫度、滅火方式的混凝土開發(fā)出相應修復能力的促進劑，提高受火后混凝土力學性能和耐久性能的恢復率，得到火災后混凝土的力學性能和耐久性能的促進恢復預測模型，進而開發(fā)火災后混凝土力學性能和耐久性能的恢復促進技術。.項目的預期成果將揭示火災后混凝土力學性能和耐久性能的恢復機理和規(guī)律，開發(fā)能夠促進火災后混凝土性能恢復的新技術，為火災后混凝土的修復技術提供理論依據

我國建筑火災發(fā)生數量以及直接經濟損失、死亡人數等呈現上升的趨勢，火災所造成的損失也日益嚴重。已有的研究成果表明，高溫下混凝土材料性能的變化使結構的力學性能和耐久性能嚴重下降，因此，我們要不斷研究火災后建筑物的修復加固技術，提高災后建筑物的再利用率。 本項目以火災后的混凝土為對象，研究了火災后不同種類混凝土的抗壓強度、彈性模量、中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性等性能的恢復規(guī)律及其影響因素。采用現代分析技術，分析了促進混凝土性能恢復的機理。開發(fā)了混凝土性能促進劑，有效提高了受高溫后混凝土的抗壓強度、彈性模量、抗碳化性能及抗氯離子滲透性能。 通過對不同強度等級（C35，C40，C45，C60）的混凝土及不同材料的混凝土的加熱試驗，研究不同火災溫度（200、300、400、500、600、700℃）、火災后的再養(yǎng)護時間（30天、60天和90天）、冷卻方式（自然冷卻、噴水冷卻）對混凝土的力學性能（抗壓強度、彈性模量）和耐久性能（中性化抵抗性、氯離子滲透抵抗性）恢復程度的影響，受400℃以下高溫后混凝土的耐久性明顯下降需要引起重視。 結果表明，發(fā)現修復劑的使用能夠大幅明顯提高受600℃以下高溫混凝土的力學性能和耐久性能。與未使用修復劑的混凝土相比，使用修復劑可以使受600℃高溫后混凝土的抗壓強度提高13%以上，可以使受600℃高溫后混凝土的碳化深度降低9mm?；馂臏囟燃袄鋮s方式對混凝土的力學性能和耐久性能的恢復的最大，對于受700℃高溫后的混凝土無論噴水冷卻還是自然冷卻，其耐久性能都無法得到恢復，即使使用修復劑也無法提高其抗碳化性能。 項目的成果揭了示火災后混凝土力學性能和耐久性能的恢復機理和規(guī)律，開發(fā)了能夠促進火災后混凝土性能恢復的新技術，為火災后混凝土的修復技術提供理論依據?；馂暮蠡炷亮W性能和耐久性能火災后的混凝土促進恢復技術經過加固或修復能夠部分恢復其力學性能和耐久性能，能節(jié)省大量的社會資源，產生巨大的經濟效益。 2100433B