大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法与流程

本发明属于单向板耐火测试，具体涉及一种大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法。

背景技术：

1、地铁车站和车辆段的上盖板、大型商场和酒店的消防车道楼板等，由于这些建筑结构复杂，火灾危险性高，对于这些重要的建筑设施需要提出更高的防火要求，消防部门都要求其耐火极限达到3h。《地铁设计防火标准》则规定：车辆基地与其他功能场所之间必须采用耐火极限不低于3h的楼板分隔。这些都超出了《建筑设计防火规范》中楼板一级耐火等级（1.5h）的要求，并且在《建筑设计防火规范》中仅给出了现浇楼板最长耐火极限2.65h的技术标准，对于超过2.65h耐火极限的楼板，则缺少相应的技术标准来参考。所以，在地铁车辆基地上盖开发项目中，一般需要进行消防性能化设计，并进行专项审查评估形成意见作为设计输入条件。目前，此类超规范的楼板耐火极限主要是通过火灾试验测试来验证其是否满足防火要求，或是采用防火涂料保护来满足超出规范规定的耐火时间。同一建筑工程中往往存在多种尺寸多种类型的楼板，在进行消防验收时需要证明楼板的耐火极限满足防火性能的材料，因楼板众多不可能对每种尺寸和类型的楼板开展耐火测试来判定其耐火极限，因此给楼板耐火极限判定和消防验收带来了极大的困难。地铁车站、地铁上盖、大型地下商场中往往因结构复杂，火灾危险性高，存在大量的大尺寸超规范楼板构件，这些项目的消防验收往往难以顺利完成，需要耗费大量的人力物力来验证判定楼板的耐火极限，而且大尺寸的楼板无法直接进行测试，结合专家评审来完成消防验收，这种方式需要较高的经济和时间成本；而防火涂料本身价格昂贵，并且其有效期一般为5-10年，在建筑设施使用年限内需要多次重新喷涂，这也会产生极大的经济和时间成本。

2、在现有技术中，对于超出《建筑设计防火规范》规定的2.65h耐火极限的单向板，其耐火极限缺少相应的技术参数指标作为判定依据，而现有的水平火灾试验炉的尺寸大都不超过5m，对于大尺寸的单向板耐火极限难以判定，这些重要的建筑设施消防验收存在很大的困难；现有的大尺寸超规范的楼板耐火极限判定，通常需要结合专家评审来完成，这种方式需要较高的经济和时间成本，给消防验收带来很大困难。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其能降低钢筋混凝土单向板耐火性能测试的时间成本。

2、本发明是通过以下方案实现的：

3、一种大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，包括步骤：

4、设计与待测试钢筋混凝土单向板相对应的单向板缩尺模型；

5、对单向板缩尺模型进行耐火测试得到耐火极限值；

6、采用理论计算方法，得到单向板缩尺模型的第一理论耐火极限值；

7、采用仿真方法，得到单向板缩尺模型的第二理论耐火极限值；

8、根据所述耐火极限值与所述第一理论耐火极限值的第一相对误差值、所述耐火极限值与所述第二理论耐火极限值的第二相对误差值，验证理论计算方法、仿真方法的准确性；

9、采用准确的理论计算方法、仿真方法对所有待测试钢筋混凝土单向板进行耐火测试。

10、作为本发明的进一步改进，所述单向板缩尺模型与待测试钢筋混凝土单向板采用相同的钢筋和混凝土、相同的配筋率和配筋形式、相同的单向板厚度、相同的混凝土保护层厚度、相同的荷载比、相同的长宽比、相同的含水率，在待测试钢筋混凝土单向板平面内进行缩尺。

11、作为本发明的进一步改进，所述对单向板缩尺模型进行耐火测试得到耐火极限的步骤，包括：

12、对单向板缩尺模型采用与待测试钢筋混凝土单向板相同的荷载比施加荷载，以使钢筋的初始应力一致；

13、按照设定的升温曲线对单向板缩尺模型进行升温；

14、在单向板缩尺模型的跨中挠度达到设定值时，记录所述耐火极限值。

15、作为本发明的进一步改进，所述采用理论计算方法，得到单向板缩尺模型的第一理论耐火极限值步骤，包括：

16、选择单向板缩尺模型的材料属性；

17、选择升温曲线；

18、在给定的温度场条件下，利用牛顿迭代法求解单向板缩尺模型的内力平衡方程，直到单向板缩尺模型达到其耐火极限，得到第一理论耐火极限值。

19、作为本发明的进一步改进，所述采用仿真方法，得到单向板缩尺模型的第二理论耐火极限值的步骤，包括：

20、在仿真软件中创建单向板缩尺模型的数值模型；

21、为所述数值模型赋予材料属性；

22、设置升温曲线和热边界条件；

23、对数值模型进行传热分析计算升温过程中单向板缩尺模型内的温度场；

24、在仿真软件中创建传热分析模型、热力耦合分析模型；

25、选择合适的钢筋混凝土本构模型为所述数值模型赋予材料属性；

26、逐步导入传热分析模型对单向板缩尺模型的温度场进行热力耦合分析；

27、采用热力耦合分析模型基于热力耦合分析结果，分析得到单向板缩尺模型的第二理论耐火极限值。

28、作为本发明的进一步改进，在所述根据所述耐火极限值与所述第一理论耐火极限值的第一相对误差值、所述耐火极限值与所述第二理论耐火极限值的第二相对误差值，验证理论计算方法、仿真方法的准确性的步骤中，若所述第一相对误差值、所述第二相对误差在设定范围内，则理论计算方法、仿真方法被认定为准确。

29、作为本发明的进一步改进，若所述第一相对误差值、所述第二相对误差值不在设定范围内，则对所述数值模型、所述材料属性进行修正，直到所述第一相对误差值、所述第二相对误差值在设定范围内。

30、作为本发明的进一步改进，当理论计算方法、仿真方法被认定为准确时，采用计算方法、仿真方法分别对所有待测试钢筋混凝土单向板进行耐火测试，并采用所述第一相对误差值、所述第二相对误差值对待测试钢筋混凝土单向板的耐火极限结果进行修正，将值较小的耐火极限结果作为待测试钢筋混凝土单向板的耐火极限。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：设计与待测试钢筋混凝土单向板相对应的单向板缩尺模型，采用现有的水平火灾试验炉对单向板缩尺模型进行耐火性能测试得到耐火极限值，分别采用理论计算方法、仿真方法得到单向板缩尺模型的第一理论耐火极限值、第二理论耐火极限值；采用耐火极限值对第一理论耐火极限值、第二理论耐火极限值进行验证，如满足验证要求，则说明理论计算方法、仿真方法是具备准确地测量出待测试钢筋混凝土单向板条件的，便可采用理论计算方法、仿真方法对工程中所有待测试钢筋混凝土单向板进行耐火性能的测试，针对无法使用现有的水平火灾试验炉进行测试的大尺寸的单向板，也能实现耐火性能的测试，同时，测试方法不需要搭建新的试验炉，节约经济成本；同时，采用说明理论计算方法、仿真方法的方式，能降低测试的时间成本。

技术特征：

1.一种大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，所述单向板缩尺模型与待测试钢筋混凝土单向板采用相同的钢筋和混凝土、相同的配筋率和配筋形式、相同的单向板厚度、相同的混凝土保护层厚度、相同的荷载比、相同的长宽比、相同的含水率，在待测试钢筋混凝土单向板平面内进行缩尺。

3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，所述对单向板缩尺模型进行耐火测试得到耐火极限的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，所述采用理论计算方法，得到单向板缩尺模型的第一理论耐火极限值步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，所述采用仿真方法，得到单向板缩尺模型的第二理论耐火极限值的步骤，包括：

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，在所述根据所述耐火极限值与所述第一理论耐火极限值的第一相对误差值、所述耐火极限值与所述第二理论耐火极限值的第二相对误差值，验证理论计算方法、仿真方法的准确性的步骤中，若所述第一相对误差值、所述第二相对误差在设定范围内，则理论计算方法、仿真方法被认定为准确。

7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，其特征在于，若所述第一相对误差值、所述第二相对误差值不在设定范围内，则对所述数值模型、所述材料属性进行修正，直到所述第一相对误差值、所述第二相对误差值在设定范围内。

技术总结本发明公开了一种大尺寸超规范的钢筋混凝土单向板耐火性能综合评价方法，包括步骤：设计与待测试钢筋混凝土单向板相对应的单向板缩尺模型；对单向板缩尺模型进行耐火测试得到耐火极限值；采用理论计算方法，得到单向板缩尺模型的第一理论耐火极限值；采用仿真方法，得到单向板缩尺模型的第二理论耐火极限值；根据所述耐火极限值与所述第一理论耐火极限值的第一相对误差值、所述耐火极限值与所述第二理论耐火极限值的第二相对误差值，验证理论计算方法、仿真方法的准确性；采用准确的理论计算方法、仿真方法对所有待测试钢筋混凝土单向板进行耐火测试。采用本发明的方法，能降低测试的时间成本和经济成本。技术研发人员：仇培云,段进涛,赵侠,刘建勇,杨展,方恩权,吴欣,蔡永荣,余大鹏,高世杰受保护的技术使用者：广州市建筑材料工业研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25