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统计数据表明,地下结构火灾事故是地下空间中发生次数最多,损失最为严重的一种灾害。由于地下建筑结构的密闭性,其火灾时构件的受火升温情况与地面建筑不同。自密实混凝土由于其施工的便利性而在地下建筑结构中广泛应用,其高温下材料性能的劣化和易发生爆裂等因素造成自密实混凝土构件的耐火性能与普通混凝土构件的差异。论文就自密实混凝土梁在地下建筑火灾下的力学性能进行研究,主要完成了以下工作:
(1)地下建筑的火灾场景的研究。通过FDS火灾模拟软件模拟了典型地铁车站的火灾场景,总结出典型地铁车站结构火灾的特点,并模拟了地下建筑结构火灾的温升曲线,与标准火灾升温曲线进行对比分析,为自密实混凝土梁的耐火计算提供依据。
(2)矩形梁跨中截面温度场分析。以矩形简支梁为例,分析了不同升温曲线下矩形梁内部温度场的分布与变化,对比分析升温曲线对梁内部温度场的影响,以及混凝土材料性能的改变对构件内部温度分布的影响。
(3)简支梁在火灾高温下的力学反应分析。考虑高温下材料的非线性,利用平截面假定和高温下构件截面的弯矩—曲率关系随时间的变化关系,推导了矩形截面简支梁的极限承载力和挠度的计算方法,并且以此编制了计算程序。
(4)探讨了在自密实混凝土梁抗火设计中需要注意的问题,提出了可取的措施,并提出了在地下结构抗火设计方面需要进一步研究的问题。