高溫下型鋼混凝土粘結滑移性能研究現狀

宋明辰

（西安建筑科技大學土木工程學院 陜西西安 710055）

1 前言

隨著近年來高層、超高層及大跨結構的發展，建筑防火問題日益突出，型鋼混凝土組合結構作為常用的結構形式，為保證其在火災環境下具有良好的協同工作性能，首先需要解決的是型鋼與混凝土在高溫環境下的粘結滑移問題。

2 高溫對型鋼混凝土粘結強度的影響

陳宗平、周文祥[1]通過對型鋼高強混凝土的推出試驗發現：高溫對型鋼高強混凝土的極限粘結強度（τu）和殘余粘結強度（τr）產生了較大的影響，τu和τr隨經歷最高溫度的升高均呈先降低后有所恢復的規律，產生這種現象主要是由于當T≤600℃時，高溫作用破壞了粘結面的化學膠結力，且溫度越高，這種破壞作用越明顯；當T≥600℃時，高強混凝土會產生爆裂現象，冷卻后由于粗骨料存在較大的殘余變形，試件內部產生了殘余壓應力，從而使混凝土對型鋼的約束作用增強，粘結面的摩擦阻力得到提高。

吳華宗[2]對高溫后的型鋼混凝土試件進行了反復加載試驗，研究結果表明：與單調加載相比，反復加載會導致試件的粘結性能退化，且升溫時曾經經歷的最高溫度越高、最高溫度持續時間越長，粘結強度和滑移剛度的退化越明顯。經承貴[3]對型鋼再生混凝土在高溫下的損傷性能進行了研究，結果表明:高溫對型鋼再生混凝土的承載力和剛度影響較大，當溫度低于400℃時，影響不顯著，當溫度大于400℃時，隨曾經經歷最高溫度的升高，承載力和剛度則快速下降；延性和耗能性能受最高溫度的影響較小。

3 高溫下型鋼混凝土粘結強度計算

李俊華、邱棟梁[4]采用推出試驗對18個高溫后型鋼混凝土短柱進行研究，構建了高溫后型鋼混凝土粘結滑移本構模型，并提出了本構模型中的極限粘結強度、殘余粘結強度及相應滑移的計算方法，筆者僅以極限粘結強度的計算方法為例加以說明。高溫下型鋼混凝土極限粘結強度的推導，是在常溫下得到的極限粘結強度計算公式的基礎上，通過引入曾經經歷最高溫度的影響系數和曾經經歷最高溫度持續時間的影響系數來實現的。

定義高溫后曾經經歷的最高溫度對型鋼混凝土極限粘結強度的影響因數為：

定義高溫后曾經經歷最高溫度的持續時間對型鋼混凝土極限粘結強度的影響系數為：

確定了曾經經歷的最高溫度及最高溫度持續時間對高溫下型鋼混凝土粘結性能的影響規律后，通過與常溫下型鋼混凝土極限粘結強度計算公式的結合，便可以得到任意曾經經歷的最高溫度及最高溫度持續時間下，型鋼混凝土極限粘結強度的計算公式：

4 結論

高溫對型鋼與混凝土之間的粘結性能產生了很大的影響，隨著溫度的增加，粘結強度呈現出先減小后增加的變化趨勢，并通過總結，給出了高溫下型鋼與混凝土之間極限粘結強度的表達式。