| 研究生: |
林岱蔚 Lin, Dai-Wei |
|---|---|
| 論文名稱: |
鋼筋混凝土樑柱複合構件受高溫之行為研究
-自充填混凝土梁之行為 Behavior of Reinforced Concrete Beam-Column Sub-Assemblage Subjected to Elevated Temperatures –Self-Compacting Concrete Beams |
| 指導教授: |
方一匡
Fang, I-Kuang |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering |
| 論文出版年: | 2010 |
| 畢業學年度: | 98 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 185 |
| 中文關鍵詞: | 混凝土 、梁 、火 、溫度 |
| 外文關鍵詞: | concrete, beam, fire, temperature |
| 相關次數: | 點閱:55 下載:2 |
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鋼筋混凝土為建築物之主要營建材料,隨著自充填混凝土的普遍使用,其耐火性能也日漸受到重視,本篇論文旨在探討使用自充填混凝土(SCC)於房屋構架中之梁在高溫中、後之變化。
本研究製作一座自充填混凝土實尺寸之樑柱複合構件試體進行四面受火試驗,同時參考前期SCC2、SCC3、SCC4、SCC5與NC5試體,探討高溫中、冷卻過程及高溫後三個階段之承力行為,並使用ANSYS有限元素軟體來模擬及分析試體內部溫度。
本研究之主要成果如下:
1. 在高溫測試結束時,溫度所造成梁之最大撓度為常溫之13.24~14.86倍,梁末端之轉動角及水平位移分別為常溫之19.38倍及33.8倍。
2. 以ANSYS模擬高溫測試中混凝土溫度與測試結果相近。
3. 高溫後試體勁度有明顯遞減,梁在P1、m及P2的撓度分別約為常溫加載的2.05倍、2.09倍、2.23倍。SCC6試體在柱軸力達3234kN,梁載重達常溫載重之2.45倍時發生剪力破壞。
4. 經過180分鐘之升溫過程後,SCC試體隨溫度下降鋼筋降伏強度回覆,而混凝土強度折減,故高溫後剪力強度折減較撓曲強度來的大。
隨著載重的增加,剪力破壞有可能較撓曲破壞提前發生。
Reinforced concrete is currently the primary construction materials for buildings. The fire resistance of self-compacting concrete (SCC) is getting more important as its application in practice is becoming more popular. The objective of this thesis is to study behavior of beam in SCC beam-column sub-assemblage specimens at heating, cooling, and post-heating stages. The ANSYS software was also used to model the specimens and predict the temperature distribution of beam cross sections. The primary results are as follows:
1. At the end of heating, the maximum deflection of beam at load point was 13.2 to 14.9 times the ambient deflection. The rotation and horizontal displacement at beam end are 19.4 and 33.8 times the values at ambient condition.
2. The prediction of temperature in beam based on ANSYS software is well correlated to test results.
3. The decrease in beam stiffness is pronounced after heating. The deflections of beam at P1, m, and P2 were 2.1, 2.1, and 2.3 times that at ambient condition. As the column of specimen SCC6 was loaded up to 3234 kN, shear failure occurred in beam when it was loaded to 2.5 times the load at ambient condition.
4. After 180 minutes heating test, the decrease of shear strength is more significant than that of flexural strength. The shear failure could be earlier than flexural failure.
1. Kodur, V. K. R., and Sultan, M. A.,「Effect of Temperature on Thermal Properties of High-Strength Concrete,」Journal of Materials in Civil Engineering,ASCE,Vol.15,No.2,April,pp.101-107,2003
2. European Committee,「Eurocode2 : Design of concrete structures - Part 1-2 : General rules - Structural fire design,」ENV 1992-1-2:1995
3. Ellingwood, B., and Shaver, J. R.,「Effects of Fire Reinforced Concrete Members,」 Journal of the Structural Division, ASCE,Vol.106,No.ST11, November,pp.2151-2166,1980
4. ACI Committee 216,「Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements,」American Concrete Institute,1994
5. Lie, T. T., and Barbaros, C.,「Method to Calculate the Fire Resistance of Circular Reinforced Concrete Columns,」ACI Materials Journal, Vol. 88, No.1,January-February,pp.84-91,1991
6. Husem, M., 」The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and high-performance comcrete,」Fire Safety Journal, Vol.41,pp.155-163,2006
7. Noumowe, A.; Carre, H.; Daoud, A.; and Toutanji, H., 」High-Strength Self-Compacting Concrete Exposed to Fire Test,」Journal of Materials in Civil Engineering,ASCE,Vol.18,No.6,December,pp.754-758,2006
8. Chan, Y. N.; Peng, G. F.; and Anson, M., 「Residual Strength and Pore Structure of High-Strength Concrete and Normal Strength Concrete after Exposure to High Temperatures,」Cement and Concrete Composites,Vol.21,pp.23-27,1999
9. Anderberg, Y., 」Spalling Phenomena of HPC and OC,」NIST Workshop on Fire Performance of High Strength Concrete,February 13-14, in Gaithersburg, 1997
10. Short, N. R.; Purkiss J. A.; and Guise S. E., 「Assessment of Fire Damaged Concrete Using Colour Image Analysis Assessment of Fire Damaged Concrete Using Colour Image Analysis,」 Construction and Building Materials,Vol. 15,pp.9-15,2001
11. Xiao, J. Z.; Li, J.; and Huang, Z. F., 」Fire Response of High-Performance Concrete Frames and Their Post-Fire Seismic performance,」ACI Structural Journal,September-October,pp.531-540,2008
12. Ellingwood, B., and Lin, T. D., 「Flexure and Shear Behavior of Concrete Beams During Fires,」 Journal of Structural Engineering,ASCE,Vol.117,No. 2,Feburary,pp.440-458,1991
13. Kodur, V. K. R.; and Dwaikat, M.,「A Numerical Model for Predicting The Fire Resistance of Reinforced Concrete Beams,」 Cement and Concrete Composites,Vol.30,No.5,May,pp.431-443,2008
14. 張朝輝,ANSYS熱分析教程與實例解析,中國鐵道出版社,北京, 2007
15. 博嘉科技,有限元分析軟件-ANSYS融會與貫通,中國水利水電出版社,北京, 2002
16. CEB-FIP,「 Design of Concrete Structure for Fire Resistance, 」Bulletin D』Information, N。 145,1982
17. 高金盛、陳舜田,「火害後鋼筋混凝土梁強度與勁度之衰減」,中國土木水利工程學刊,第八卷,第三期,第371-386頁,1996
18. 張雲妃、陳義宏、許茂雄、葉孟東,「火害後鋼筋混凝土柱之雙向撓曲試驗研究」,中國土木水利工程學刊,第十八卷,第二期,第209-217頁, 2006
19. 陳舜田、林英俊、楊旻森 , 「火害後鋼筋混凝土桿件之扭力行為」 ,行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告,國立台灣工業技術學院營建工程技術系,台北, 1995
20. 葉宗益 , 「鋼筋混凝土樑柱複合構件承受高溫之行為研究 ─ 普通混凝土梁之承力行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2007
21. 方怡中 , 「鋼筋混凝土樑柱複合構件承受高溫之行為研究 ─ 自充填混凝土梁之承力行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2007
22. 陳坤樟 , 「鋼筋混凝土樑柱複合構件於高溫中、後之行為研究 ─ 普通混凝土梁之承力行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2008
23. 王奕程 , 「鋼筋混凝土樑柱複合構件於高溫中、後之行為研究 ─自充填混凝土梁之承力行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2008
24. 邱柏昇 , 「鋼筋混凝土房屋構架在高溫中、後之行為研究─普通混凝土梁之行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2009
25. 周禮緯 , 「鋼筋混凝土房屋構架在高溫中、後之行為研究─自充填混凝土梁之行為」 ,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南, 2009
26. 內政部建築研究所,「建築物構造防火性能驗證技術手冊」,台灣, 2008
27. 中華民國國家標準局CNS12514,建築物構造部份耐火試驗法,台灣, 2005
28. Lie, T. T.; Rowe, T. J.; and Lin, T. D, 「Residual Strength of Fire-Exposed Reinforced Concrete Columns,」 ACI Publication SP-92,pp.153-174,1984
29. 陳舜田,林英俊,沈進發,林建宏, 「鋼筋混凝土構件受火害後力學行為之研究(三)」,國科會研究報告NSC76-0410-E011-13, 1990
30. 陳舜田,林英俊,沈進發,林建宏,「鋼筋混凝土構件受火害後力學行為之研究(一)」,國科會研究報告NSC76-0410-E011-04, 1987
31. 陳舜田,林英俊,沈進發,林建宏, 「鋼筋混凝土構件受火害後力學行為之研究(二)」,國科會研究報告NSC-76-0410-E-011-09, 1987
32. 楊旻森,陳舜田,林英俊,「混凝土受火害後之乾縮應變及其影響」,中華民國第二屆結構工程研討會論文集(二),南投, 1992
33. 許崇堯、林英俊、陳舜田,」火害後鋼筋混凝土樑柱接頭錨定鋼筋之握裹滑移特性,」中國土木水利工程學刊,第六卷,第一期,pp. 31-43, 1994
34. 林英俊,陳舜田,林慶榮,」 火害後鋼筋混凝土梁之剪力強度,」建築物火害後及災後安全評估法,」 台灣科大營建工程系列叢書,科技圖書股份有限公司,pp. 117-135, 1999