蜂窝组合梁抗火性能试验研究

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与实腹式钢构件比较,在相同用钢量条件下,蜂窝钢构件具有更大的抗弯刚度,而且腹板孔洞便于管道穿过,更好的满足建筑功能要求。因此,蜂窝钢构件越来越多地应用在大跨度、多高层房屋钢结构中。目前,有关钢构件、钢与混凝土组合构件抗火性能的研究较多,但关于蜂窝钢构件、蜂窝钢构件与混凝土组合结构的抗火性能研究相对较少,对于蜂窝组合梁结构抗火性能试验研究相对更少。因此,本文于试验角度对蜂窝组合梁的抗火性能加以研究。为反映真实火灾发生时蜂窝组合构件的受力及破坏机理,本文所采用的试验方法力求模拟真实火灾发生的情况,并观测不同情况的蜂窝组合梁构件在试验过程中的温度变化及试验结束后的形态变化。本文试验共计进行6组,分别对无防火涂料保护的实腹组合梁、圆孔蜂窝组合梁、六边形孔蜂窝组合梁,以及涂刷25mm厚厚涂型防火涂料的实腹组合梁、圆孔蜂窝组合梁、六边形孔蜂窝组合梁,进行恒载升温抗火试验。各组组合梁跨度相同。各组试件混凝土楼板部分尺寸、配筋参数相同。各组试件钢梁部分上下翼缘宽度、厚度,以及腹板高度、厚度相同。为满足试验需要,于室外建造一个2米高,3米长,1.5米宽火灾试验炉,用于模拟火灾环境。试验荷载以类均匀分布的方式对构件施加固定荷载,组合梁构件简支于炉内支撑结构上,点火后监测梁两端及跨中竖向位移,监测组合梁钢梁部分跨中三点构件温度、监测火灾试验炉炉内温度。通过对比分析各构件的温度变化以及形态变化,为蜂窝构件抗火性能研究发展做出贡献。通过试验研究发现,实腹式及蜂窝式组合梁试件在真实火灾情况下,如无防火涂料保护,其抗火性能确实较差,当最高环境温度达到900℃时,试件会发生急剧变形,并最终倾覆破坏,不同开孔形态对于组合梁抗火性能影响较小;对于涂刷防火涂料的蜂窝组合梁试件,其耐火性能相较于实腹组合梁试件衰减不大,且在降温阶段,因蜂窝式开孔有助于结构降温,因此有着相较于同尺寸实腹式组合梁更快速的承载力恢复性能,防火涂料对于提升组合梁构件抗火性能效果显著,并且于火灾结束后,可以基本恢复经历火灾前的承载能力。
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