受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力分析.pdf

5 6 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 8卷第 5期 2 0 1 2年 1 0月 受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力分析 项 凯， 王国辉， 陈 辰 ， 丁建国 ( 公安部天津消防研究所， 天津3 0 0 3 8 1 ) 摘要： 研究受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算方法， 从材料性能和抗剪传力机理两个方面分析了受火 冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载力下降的原因。建议了受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算公式。根据受火 冷却后钢筋混凝土梁试验结果对集中荷载作用下抗剪承载力折减系数的取值进行了分析， 参考试验值建议了适当 的抗剪承载力折减系数， 计算值具有一定的安全储备， 可满足工程要求。还需要进一步研究钢筋混凝土梁抗剪承 载力折减系数的取值。 关键词： 火灾； 钢筋混凝土； 梁； 抗剪承载力 中图分类号 ： T U 3 7 5 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 5 6 0 6 Ana l y s i s o f s h e a r c a p a c i t y f o r fir e - d a m a g e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a ms XI ANG K a i ， WANG Gu o h u i ， C HE N C h e n， DI NG J i a n g u o ( T i a n j i n F i r e R e s e a r c h I n s t i t u t e o f t h e M i n i s t r y o f P u b l i c S e c u ri t y ， T i a n j i n 3 0 0 3 8 1 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n o r d e r t o r e s e a r c h t h e c a l c u l a t i n g m e t h o d o f s h e a r c a p a c i t y f o r f i r e d a ma g e d r e i n f o r c e d c o n c re t e( R C )b e a m s ， t h e r e a s o n o f d r o p o f s h e a r c a p a c i t y wa s a n a l y z e d f r o m ma t e r i al p r o p e rt i e s a n d me c h a n i c a l c h a n g e o f s h e a r s t r e n g t h o f fi r e d a ma g e d R C b e a ms F o r mu l as o f fi r e d am a g e d RC b e a ms we r e s u g g e s t e d B a s e d o n t e s t an aly s i s ， t h e v a l u e s o f r e d u c t i o n f a c t o r s o f s h e ar c a p a c i t y w e r e p r o p o s e d for c o n c e n t r a t e d l o a d s T h e r e s u l t s s h o we d t h a t s u g g e s t e d c alc u l a t i n g me t h od i s c a p a b l e o f p r e d i c t i n g s h e ar c a p a c i t y o f f i r e d a ma g e d RC b e a ms e x a c tl y T h e v a l u e s o f r e d u c t i o n f a c t o r s o f s h e a r c a p a c i t y n e e d f u r t h e r r e s e a r c h Ke y wo r d s： fir e； r e i n f o r c e d c o n c r e t e ； be a ms ； s h e a r c a p a c i t y 0 引 言 混凝土结构构件 ， 包括梁 、 柱、 拉杆 、 墙体等， 一 般情况下其破坏形式主要有两类 ： 正截面破坏和斜 截面破坏 。正截面破坏是 由与构件纵向轴线相垂直 截面上的正应力引起 的； 斜截面破坏是 由构件 中与 构件轴线成一定角度的主拉应力 引起 的 。钢筋 混凝土梁是钢筋混凝土框架结构 的主要传力构件 ， 钢筋混凝 土梁主要受弯矩 、 剪力 、 扭矩 和轴力的作 用 ， 剪切破坏 一般是指构件在剪力 和弯矩 ( 有时还 包括轴力和扭矩 ) 作用下沿斜裂缝发生的破坏 ， 故 又称斜截面破坏。研究钢筋混凝土梁受火冷却后 的 抗剪性能 ， 对于受火冷却后钢筋混凝土结构的损伤 评估和加 固修 复具有重要 的实际意义。E 1 一 H a w a r y 等l_ 2 ( 1 9 9 7 ) 进行了 8根钢筋 混凝 土梁受剪 区受火 喷水冷却后 的抗剪承载力 试验 。S a a fi ( 2 0 0 2 ) 研 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 4 1 9 作者 简介： 项凯 ( 1 9 8 0一) ， 男 ， 辽 宁盖州 人 ， 助理研 究员 ， 博士， 主 要从事结构抗 火与结构鉴定加固研 究。 基金项 目： 公安部应用创新资助项 目( 2 0 1 0 Y Y C X T J X F 1 3 5) E ma i l ： x i a n g k a i 0 3 0 4 1 6 3 e o m 究 了 F R P筋混凝土梁受火后的抗弯及抗剪性能 ， 分 析了混凝土保护层厚度和受火时间等因素 的影响。 聂旭 ( 2 0 0 7 ) 研究了复合砂浆钢筋网加 固钢筋混 凝土梁在高温下的抗剪性能， 完成 了4根矩形截 面 简支梁的抗剪承载力试验 。余德军 ( 2 0 0 8 ) 研究 了高性能水泥复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土受剪 梁的高温性能 ， 完成了 l 0根矩形截面简支梁的抗剪 承载力试验。L i u等 ( 2 0 0 9 ) 研究了受火 中碳纤维 布加固钢筋混凝土梁的破坏模式 ， 分析了剪跨 比、 配 箍率 、 混凝土保护层厚度和隔热材料保护层厚度等 因素对钢筋混凝土梁破坏模式的影响。已有的研究 成果具有以下特点 ： 1 )受火冷却后钢筋混凝 土梁抗 弯承载力的研究多于抗剪承载力的研究 ； 2 )钢筋混 凝土梁受火中抗剪性能的研究多于受火冷却后抗剪 性能的研究 ； 3 )受火冷却后无加固钢筋混凝土梁抗 剪性能的研究少于受火 中加固的钢筋混凝土梁抗剪 性能研究 。 本文主要研究受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承 载力的计算方法 ， 从材料性能和钢筋混凝土梁抗剪 机理两方面分析了受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承 载力下降的原 因， 建议 了受火冷却后钢筋混凝土梁 抗剪承载力计算公式 ， 根据试验结果对抗剪承载力 2 0 1 2 N o 5 项凯， 等 ： 受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力分析 5 7 折减系数的取值进行 了分析 ， 参考试验值建议 了适 当的抗剪承载力折减系数 ， 为受火冷却后钢筋混凝 土梁受剪承载力的损伤评估提供计算依据。 1 基本假定 计算的基本假定 ： 1 ) 受火冷却后钢筋的应力一 应变曲线与常温相 似 ， 但要考虑温度对钢筋强度的折减系数 ， 见 图 l 。 图中， 为钢筋的应力 ， 。 为钢筋的应变 和 分 别为受拉纵向钢筋 和箍筋 的抗拉强度 ， 和 K 分 别为受火冷却后受拉纵向钢筋和箍筋抗拉强度的折 减系数 ， 和s 分别为受拉纵向钢筋和箍筋的屈服 应变。 l 1 K。 ( a ) 纵向钢筋 ( b ) 箍筋 图 1 钢筋 的应 力一 应 变曲线 F i g 1 S t r e s s a n d s t r a i n r e l a ti o n s h i p o f s t e e l b a r s 2 ) 受火冷却后混凝土的受压应力一 应变曲线见 图 2 。图中， o r 为混凝土 的压应力 ， s 。 为混凝土 的 压应变， 并取 = 0 0 0 2 ， = 0 0 0 3 3 , f o 为混凝土轴 心抗压强度， 为受火冷却后混凝土轴心抗压强度 的折减系数， 。 为混凝土的峰值应变， 为混凝土 的极限应变。 | ： 图 2混凝土的应力一 应变 曲线 Fi g 2 S t r e s s a n d s t r a i n r e l a ti o ns h i p o f c o n c r e t e 3 ) 受火冷却后 混凝 土和钢筋截面的折算原则 为合力相等 ， 形心不变。 2 斜截面抗剪强度影响因素 常温情况下 ， 规范采用的钢筋混凝土梁抗剪承 载力计算公式如下 】 。 均布荷载作用时， 有腹筋梁斜截面破坏时所能 承受的极限剪力 ： = 0 7 f , b h 0 + 1 。 h 0 s + 0 8 f y A s b s i n s ( 1 ) 集 中荷载作用时 ， 有腹筋梁斜截面破坏时所能 承受的极限剪力 ： ， = 1 7 b h 0 ( A +1 )+1 2 A h o s+ 0 8 f y A b s i n s ( 2 ) 式 中 。 为有腹筋梁斜截面破坏时所 能承受 的极 限剪力； 为混凝土的轴心抗拉强度； b和 。 分别 为截面的宽度和有效高度 为箍筋受拉 的屈服强 度 ； 为受剪箍筋的截面积； s 为箍筋 的间距 ； A 为 同一弯起平面 内弯起钢筋的截面面积。 3 受火冷却后斜截面抗剪强度影响 因素 温度对钢筋混凝土梁抗剪承载力 的影响体现在 材料性能和抗剪传力机理两方面。 3 1 材料性能方面 混凝土是一种热惰性材料， 热传导性能较差 ， 火 灾时构件 内部存在较大的温度梯度 ， 钢筋混凝土梁 截面温度场为不均匀的温度场 ， 从而造成距离受火 面越远 ， 混凝土的损伤程度越低。受火冷却后钢筋 、 混凝土及其粘结强度发生变化导致钢筋混凝土梁抗 剪承载力下降 ， 研究表 明 J ， 随受火温度升高 ， 受火 冷却后混凝土抗压强度逐渐降低 ， 受火冷却后混凝 土的抗压强度低于受火中混凝土的抗压强度。随受 火温度 的升高 ， 受火冷却后热轧钢筋的屈服强度逐 渐降低 ， 但受火冷却后热轧钢筋的屈服强度远高于 受火中热轧钢筋 的屈服强度。随受火温度的升高 ， 混凝土和钢筋之间粘结强度呈下降趋 势， 其中光 圆 钢筋粘结强度下降较大 ， 由于咬合力的缘故 ， 螺纹钢 筋的粘结强度下降较少 ， 受火冷却后粘结强度降幅 高于受火中的粘结强度。 3 2抗剪传力机理方面 在集 中荷载作用下 ， 无腹筋简支梁上出现的斜 裂缝 ， 由于出现部位的不 同可分成两类 ： 即斜裂缝由 已出现的初始弯 曲裂缝延伸而成的弯剪裂缝和在梁 腹中部出现的腹剪裂缝。斜裂缝的出现又引起次生 裂缝 的产生。在荷载较大时 ， 和斜裂缝相交处 的纵 筋和混凝土之间发生粘结破坏 ， 在混凝土表 面出现 了粘结开裂裂缝。对剪跨较大的梁在接近破坏时沿 纵筋位置出现接近水平的撕裂裂缝- 9 J 。 对于无腹筋梁 ， 在斜裂缝尚未形成时 ， 剪力主要 由混凝土来传递。当梁内出现一系列弯曲裂缝后， 斜截面上的剪力主要 由三部分组成 ： 斜裂缝上端混 凝土截面承受的剪力 ； 纵 向钢筋销栓作用传递的剪 力； 斜裂缝的交界面上的骨料咬合及摩擦等作用传 递的剪力。有腹筋梁的剪力传递与无腹筋梁有不同 之处。在斜裂缝 尚未形成时 ， 剪力主要由混凝土来 传递 ， 而这时箍筋中的应力一般很小 。一 旦斜裂缝 出现 ， 混凝土传递剪力的能力会突然降低 ， 这时与斜 一 一 一 5 8 四川建筑科学研究 第 3 8卷 裂缝相交的箍筋中的应力迅速增大 ， 随着荷载进一 步增大 ， 斜裂缝数量增加 ， 宽度逐渐加大。一部分剪 力 由混凝土弧形拱直接传递 到支座 ， 而另一部分剪 力则由混凝土斜压杆以压力形式借助骨料间的咬合 力 以及箍筋的连接作用向纵筋和支座方向传递。箍 筋和弯起钢筋除了直接承受 部分剪力外 ， 间接的限 制斜裂缝的开展宽度 ， 增强腹部混凝土 的骨料 咬合 力 ； 它约束纵筋撕脱混凝土保护层， 增大纵筋的销栓 力 ； 腹筋和纵筋构成的骨架约束 内部的混凝土 ， 提高 构件的受剪承载力。 在相 同的荷载作用下 ， 与未受火钢筋混凝 土梁 相 比， 受火冷却后钢筋混凝土梁的裂缝高度增加 ， 混 凝土强度下降 ， 斜裂缝上端混凝土截 面承受的剪力 降低 了。受火冷却后抗剪箍筋和弯起钢筋屈服强度 降低 ， 由箍筋 和弯起钢筋 贡献 的抗 剪承载力下降。 受火冷却后钢筋与混凝土的粘结性能下降 ， 粘结开 裂裂缝和撕裂裂缝明显发展 ， 弯剪斜裂缝附近纵筋 的变形增大， 削弱了纵筋的销 栓作用。受火冷却后 钢筋混凝土梁的裂缝数量增多 ， 裂缝宽度增大 ， 造成 混凝土骨料咬合力下降， 进一步降低 了钢筋混凝土 梁的抗剪承载力。 4计算公式 计算公式需从材料性能方面和抗剪机理方面体 现受火冷却作用对梁抗剪承载力 的影响 ， 以矩形截 面有腹筋梁为例 ， 说 明受火冷却后斜截 面抗剪承载 力的计算公式。由钢筋混凝土梁剪力的传力机理和 抗剪承载力的推导过程可知 ， 根据桁架模型 ， 钢筋混 凝土梁抗剪承载力的大小与上弦压杆的面积和混凝 土的抗压强度有关 ， 在常温情况下混凝土 的抗压强 度和抗拉强度具有线性关系 ， 因此规范采用的钢筋 混凝土梁抗剪承载力计算公式以混凝土抗拉强度表 示 ， 受火冷却后 ， 混凝土的抗压强度和抗拉强度变化 并不一致 ， 研究表明 J ， 与常温状态相 比， 受火冷却 后混凝土抗拉强度的降幅高于抗压强度的降幅。将 常温情况下钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算公式以 混凝土抗压强度表示如下。 均布荷载作用时 ， 有腹筋梁斜截面破坏时所能 承受的极 限剪力： V u = 0 0 b h 0 +1 A h 0 s + 0 8 A s b S i n c ( 3 ) 集 中荷载作用时 ， 有腹筋梁斜截面破坏时所能 承受的极限剪力： = 0 2 6 0 ( A+1 5 )+1 2 厂 y A h o s+ 0 A 曲 s i n o ( 4 ) 4 1 矩形截面折减 将矩形截 面按 z i b 划分成 网格 ， 如 图 3所 示。分别求出每一网格的中点温度作为该单元的平 均温度 ， 然后根据采用的混凝 土抗压强度随温度变 化的折减系数 ， 求出该单元 与混凝土抗压强度相关 的宽度折减系数 ( 为该单元 的横坐标 ， J 为该单 元的纵坐标 ) ， 即可求 出该单元宽度折减率 ， 在宽度 方向对每一单 元求和 ， 得 出在不 同竖标 时， 高度为 的混凝土条带上各单元折 减系数总和 k ； ， 见式 ( 5 ) ： k i= k ( 5 ) 图 3 矩形梁截 面单兀划分 Fi g 3 El e me n t di s t r i but i o n of r e c t a ng ul a r c r o s s s e c t i on 根据 k j ， 在不同竖标时， 高度为 的混凝土条 带上宽度折减系数 可由式 ( 6 ) 获得 ： = ( k i ) =( (),jA b b a b ) b 6 通过宽度折减系数 ， 将宽度为 b 、 高度为 h的 受火后的矩形混凝土截 面按照合力相等、 形心不变 的原则 ， 转变为宽度 Kb 、 高 的条带组成的 阶梯 形混凝土截面 ， 如图4所示。 lb 0 l_ 一 一一旦一 图 4 三面受火梁等效截面 Fi g 4 Eq ui v a l e nt c r o ss s e c t i on o f t hr e e s ur f a c e s e xp os e d t o fir e 受火后热轧钢筋的屈服强度变化幅度较小 ， 但 是在达到一定温度 ( 超过 6 o o c c) 时 ， 热轧钢筋 的屈 服强度会发生超过 1 0 的折减 。假设 A ， A 分 别为箍筋和第 i 根弯起钢筋的截面面积。受火后其 面积折减系数分别为 K 或 K i ， 其中 取梁高中点 h 2处箍筋温度 对应 的受火后 钢筋 的面积折 减系 数 ， 且假设所有箍筋所受的温度相 同； K 。 i 取梁高 中 项 凯 ， 等： 受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力分析 5 9 点 h 2处第 i 根弯起钢筋温度对应 的受火后钢筋的 面积折减系数 。则受火冷却后箍筋和弯起钢筋的折 算面积分别见式( 7 ) ， ( 8 ) ： A s v r = K 。 A ( 7 ) A b T=K 。 b iA b i ( 8 ) 即使是常温情况下 ， 影响斜截面承载力的因素 也是多且复杂的， 各因素之间相互制约 ， 目前抗剪试 验给出的是总体影响效应 ， 还很难准确给出个 因素 的影响量值， 并且试验的离散性较大。所以， 受火冷 却后钢筋混凝土梁斜截面的抗剪承载力可以建立在 抗剪机理和试验统计的基础上 ， 考虑简便 、 通用和偏 安全， 采用试验数据值的偏下限来确定 ， 可以引入一 个经验系数 ， 建议受火冷却后钢筋混凝土梁斜截 面 抗剪承载力的计算公式如下。 均布荷载作用 时， 有腹筋梁斜截面破坏时所 能 承受的极 限剪力 ： T= h T( 0 O K i b h 0+ 1 A 0 s+ 0 s f , a 。 b T s i n c ) ( 9 ) 集中荷载作用 时， 有腹筋梁斜截面破坏时所能 承受的极限剪力 ： T= h T ( 0 6 o ( A+1 5 )+1 2 5 f r , A 。 v T o s + 0 8 f , a 。 s i n a ) ( 1 O ) 式中 为受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪 承载力折减系数。 4 2试验验证 4 2 1试 验概 况 文献 2 列出了 8根钢筋混凝土梁的抗剪承载 力试验， 试验梁的尺寸均为 2 0 0 m m高， 1 2 0 m m宽， 1 8 0 0 mm长 ， 混凝 土标准立方体抗压强度 2 5 M P a ， 底部纵筋采用 5 2级 钢筋 ， 屈 服强度 3 5 8 5 MP a ， 顶 部纵筋和箍筋采用 3 7级钢筋 ， 屈服强度 2 5 5 MP a ， 箍筋问距 2 0 0 m m， 试验梁受火方式为三面受火， 受 火温度恒温 6 5 0 o C， 受火后采用喷水冷却 的方法冷 却试验梁 ， 采用集 中荷载方式对受火冷却后 的钢筋 混凝土梁进行承载力试验， 梁跨内两点加载 ， 加载点 到边支座的距离均为 5 7 5 m m， 两个加载点之间的距 离为 4 5 0 m m， 其它参数见表 1 。 表 1 试验概况 Tabl e 1 De t ai l s o f s pe c im e ns 4 2 2截 面温度 场 采用有限元程序计算钢筋混凝土梁截面温度场 分布 ， 钢筋混凝土梁的截面温度场， 钢筋混凝土的热 工参数按文献 1 1 取值 ， 受火面按照文献 1 2 提 出 的综合热传递 系数处理。保 护层厚度 2 0 m m情况 下 ， 受火 3 0 mi n ， 6 0 mi n和 1 2 0 mi n时 ， 钢筋混凝土 梁截面温度场分布见 图5 ， 经文献 1 3 验证 ， 该程序 可以较好的计算钢筋混凝土梁的截面温度场。根据 有限元计算的温度值 ， 取相应位置混凝土和钢筋 的 温度作为计算依据。 A=8 0 ， B=I 5 0 ， C=2 00 D3 0 0 ， E=4 0 0，F=5 0 0 G=5 5 0 ( a ) 受火3 0 min A=2 0 0， B=2 5 0 ，C= 30 0 D=3 5 0， E =4 00 ，I ： =5 0 0 C _ 6 0 0 ( b ) 受火6 0 rain A=3 0 0， B=3 5 0 C=4 0 0 D= 450 ， E= 50 0 ，F =55 0 G-6 0 0 ( c ) 受火1 2 0 rai n 图 5 2 0 mm保 护层厚度 时受火钢筋混凝土 梁截面温度场分布 Fi g 5 Te mpe r a t ur e fie l d i n c r o s s s e c t i o n s of RC fir e - d a m a g e d b e a ms o f 2 0 mi l l c o v e r t h i c k n e s s 4 2 3面积折 减 系数 研究表明n ， 冷却方式对受火冷却后混凝土强 度的影响是相 当大的， 喷水冷却 比自然冷却 的混凝 土强度损失大。一般情况下 ， 受火冷却后硅质骨料 混凝土强度损失 比钙质骨料混凝土强度损失大。 硅质骨料混凝土喷水冷却后混凝土抗压强度折 减系数 ： K s m 。 =1 T 1 0 0 T ： ( 1 1 ) -1 i 。 =1 1 021 011 0 T T 1 0 0 C ( 1 2 ) 钙质骨料混凝土喷水冷却后混凝土抗压强度折 减系数 K c ： g c = 1 T 1 1 9 C ( 1 3 ) Kc a l i =1 0 6 85 7 31 0 T T l 1 9 E ( 1 4 ) 钢筋混凝土梁受火过程中会产生温度裂缝 ， 钢 筋也会受到喷水冷却的影响， 取喷水冷却后， 热轧钢 筋屈服强度 与温 度的关 系确定 钢筋面积折减系数 K。 ： K s = 1 T 3 8 q C ( 1 5 ) K = 1 0 1 1 2 91 0 T T 3 8 ( 1 6 ) 四川建 筑科学研究 第 3 8卷 取钢筋混凝土梁 h 2处箍筋 的温度 ， 计算 ， 见表 2 。钢筋混凝土梁受剪破坏时， 混凝土通过拱 的作用传递剪力 ， 考虑截面裂缝以上混凝土的作用， 受火冷却后钢筋混凝土梁发生受剪破坏 ， 即受弯承 载力高于受剪承载力， 确定混凝土梁截面有效宽度 ， 可以近似取常温受弯破坏时混凝土受压区高度范围 内的混凝土抗压强度与温度的关系确定混凝土宽度 折减系数 ， 由式( 1 7 ) 确定截面受压区高度 ： = L A ( 1 7 ) 式 中 为矩形应力图形受压区高度。 根据本试验 的钢 筋混凝 土 梁情况 ， 解 得 为 3 1 7 mm， 近似取 等于 3 0 mm， 即取梁上表面向下 3 0 m m高范围内混凝土的截面宽度折减系数。由于 试验中未说明钢筋混凝土梁中混凝土材料 的骨料类 别， 所以分别按照硅质骨料混凝土和钙质骨料混凝 土计算受火后混凝土截面宽度折减系数 ， 原试验 只 有受火 3 0 mi n ， 6 0 ra i n和 1 2 0 rai n的试验 ， 补充受火 7 5 rai n ， 9 0 ra i n ， 1 0 5 m i n ， 1 5 0 m i n和 1 8 0 mi n钢筋混 凝土梁混凝土截面宽度折减系数的计算 ， 见表 2 。 4 2 4抗 剪承 载 力折减 系数 表 3中给出了钢筋混凝土梁抗剪承载力试验值 ，分别按照硅质骨料和钙质骨料混凝土截面宽度 折减系数 i 。 ， 。 确定 的截面宽度计算试验梁 抗剪承载力 ， 。按照常温时梁试验值与 计算值的误差率确定受火冷却后钢筋混凝土粱抗剪 承载力折减系数 。 ， ， 由表 3可知 ， 对 于文献中的试验结果 ， 当按 照钙质骨料 混凝土材料 计算时 ， 受火冷却后钢筋混凝土梁的抗剪承载力与 试验值更为接近。根据搜集到的有 限的试验结果 ， 建议其抗剪承载力折减系数取值情况为： 钢筋混凝 表 3 表 2 温度与折减 系数 Ta bl e 2 Ca l c u l a t i ng r e s ul t s o f t e mpe r a t u r e a nd r e duc t i on f ac t or s 土梁的受火时间小于 6 0 rai n时， 抗剪承载力折减系 数取 1 0； 2 0 m m保护层厚度时 ， 受火 1 2 0 rai n的钢 筋混凝土梁， 抗剪承 载力 折减系数取 0 7 5 ； 4 0 m m 保护层厚度时， 受火 1 2 0 ra i n的钢筋混凝土梁 ， 抗剪 承载力折减系数取 0 6 。图 6和图 7表示出试验值 和计算值的关系 ， 受火 冷却后钢筋混凝土梁抗剪承 载力计算值与试验值的误差率与常温情况下基本一 致 ， 考虑到对于受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载 力的影响机理还有很多未明确之处 ， 计算值具有近 3 0 的安全储备是满足工程要求 的。 计算结果 Ta b l e 3 Ca l c u l a t i n g r e s ult s 需 盎 篓 shT sillcon (P shT calcium 梁编号 厚度 c 时问 试 验值 混凝计算凝土计算值 h T ， 。 、 ， 、 n 1 m ra i n k N 值 V l 啪 k N c iu m k N s i li c o n 、 5 2 5 5 2 0 51 0 4 2 3 3 9 9 3 7 5 3 6 6 3 5 9 3 5 3 3 4 8 3 4 2 3 3 8 3 6 3 3 4 4 3 2 3 3 1 6 3 0 9 3 0 4 3 0 1 2 9 5 2 9 2 1 O o o O 1 O o o 0 1 0 1 0 4 81 1 0 3 5 9 1 0 1 0 9 4 9 1 0 6 35 1 0 1 2 4 1 3 O 1 3 6 1 3 2 1 o o O O 1 o 0 0 O 1 O 1 2 8 1 O 4 5 8 1 0 3 4 2 1 0 1 3 4 1 O 9 0 5 1 O 61 1 1 0 1 4 0 0 6 3 6 9 0 6 0 8 0 0 6 1 3 6 1 2 4 1 2 9 1 3 2 1 2 6 1 2 8 1 3 2 1 3 6 1 3 O 3 4 6 9 4 9 6 8 3 8 2 6 2 8 5 l 8 驼 强 ” ” 引 如 5 5 O l 5 一 一 舐 一 一 0如 m 0 枷 舢 如舶 舢 龇 舱 奎 ! 2 0 1 2 N o 5 项凯， 等： 受火冷却后钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力分析 6 1 6 0 堇4 0 瞄 萋 2 0 0 0 3 O 6 O 9 0 1 2 0 1 5 0 1 80 受火时间t r 【l l 图 6 2 0 mm保 护层钢筋混凝土梁抗剪承载力 试验值与计算值 F i g 6 Co m p a r i s o n o f t e s t r e s u l t s a n d c a l c ula t i n g r e s ul ts of RC be a ms of 2 0 mi l l c o v e r t hi c kne s s 5 0 4 0 善 姜 。 ，播 基2 0 l O 0 0 30 6 0 9 0 l 2 U l ， U l U 受火时间t mm 图 7 4 o m m保 护层钢筋 混凝土梁抗剪承载力 试验值与计算值 F i g 7 Co mp a r i s o n o f t e s t r es ults a n d c a l c ula t i n g r e s ul t s of RC be a ms of 4 0 l ai n c o v e r th i c kne s s 由表 3可知 ， 钢筋混凝土梁抗剪 承载力折减系 数的确定是十分重要 的， 对于试验 中受火 1 2 0 m i n 的梁， 单纯按照材料面积折减的受火冷却后 钢筋 混 凝土梁抗剪承载力的计算值要高于试验值 ， 这说 明 火灾对钢筋混凝土梁抗剪承载力的影响不仅在材料 性能方面 ， 还体现在抗剪机理方面。还需要进一 步 研究钢筋混凝 土梁抗剪承载力折减系数的取值 。 5 结 论 1 ) 参考 常温情况下影 响钢筋混凝土梁抗剪 承 载力的主要 因素， 从材料性 能和抗剪传 力机理两个 方面分析了受火冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载力的 下降原因， 建议 了均布荷载和集 中荷载作用下受火 冷却后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算公式。 2 ) 根据试验结果对集 中荷载作用下抗剪承载 力折减系数的取值进行 了分析 ， 参考试验值建议 了 适 当的抗剪承载力折 减系数 ， 计算值具有一定的安 全储备 ， 可满足工程要求。 3 ) 对于试验 中受火 1 2 0 mi n的梁 ， 单纯按照材 料面积折减的受火冷却后钢筋混凝 土梁抗剪承载力 的计算值要高于试验值 ， 这说 明火灾对钢筋混凝土 梁抗剪承载力的影响不仅在材料性能方面 ， 还体现 在抗剪机理方面。还需要进一步研究钢筋混凝土梁 抗剪承载力折减系数的取值。 参 考 文 献： 1 顾祥林 混凝土结构基本原理 M 上海： 同济大学出版社， 2 0 0 4 2 E 1 一 H a w a r y M M， R a g a b A M， E 1 一 A z l m A A， a n d E l i b i a r i S E ff e c t o f fi r e o n s h e a r b e h a v i o r of R C b e a m s J C o mp u t e r s S tr u c t U l e 8 ， 1 9 9 7， 6 5 ( 2) ： 2 8 1 - 2 8 7 3 S a a fi M E ff e c t o f fi r e o n F R P re i o m od c o n c r e t e m e m b e m J C o m p o s i t e S t r u c t u r e s ， 2 0 0 2， 5 8 ( 1 ) ： l 1 - 2 0 4 聂旭 复合 砂浆钢筋网加 固 R C梁在 高温下 的抗剪性能研究 D 长沙 ： 湖南大学 ， 2 0 0 7 5 余德军 高性能水 泥复合砂浆钢筋网加固 R C受剪梁的高温高 温性能试验研究 D 长沙 ： 湖南大学， 2 0 0 8 6 L i u F e n t a o ， wu B o ， we i D e mi n F a i l u r e m o d e s o f r e i o ree d c o n c r e t e b e a m s s t r e n g t h e n e d w i t h c a r b o n fi b e r s h e e t i n fi r e J F ire S a f e t y J o u rna l ， 2 0 0 9 ， 4 4( 7 ) ： 9 4 1 - 9 5 0 7 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2混凝土结构设计规范 s 8 项凯， 王国辉， 张晓颖， 等火灾后混凝土的力学性能 J 消防科学与技术 ， 2 0 0 9， 2 8 ( 1 2 ) ： 8 8 5 - 8 8 8 9 王传志 钢筋混凝土结构理论 M 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 8 5 1 O 吴波 火灾后钢筋混凝土结构的力学性能 M 北京： 科学 出版社 ， 2 0 0 3 1 1 L i e T T F i r e re s i s t a n c e o f c i r c u l a r s t e e l c o l u m n s f i l l e d w i t h b a r - re i n f o re od c o n c r e t e J J o u ma l o f S t r u c t u r a l E n g i n ee r i n g ， 1 9 9 4 ， 1 2 0 ( 5 ) ： 1 4 8 9 1 5 0 9 1 2 段文玺 建筑结构的火灾分析和处理( 二) J 工业建筑， 1 9 8 5， 1 5 ( 8 ) ： 5 1 _ 5 4 1 3 项凯 ， 王国辉 ， 陆洲导 ， 等 钢筋混凝 土 T形截 面梁 温度 场精 确算法 J 消 防科学与技术 ， 2 0 1 0， 2 9 ( 1 ) ： 4 - 7 1 4 闵明保， 李延和， 高本立， 等 建筑物火灾后诊断与处理 M 南京 ： 江苏科学技术 出版社 。 1 9 9 4