火災(zāi)下非均勻受火鋼柱截面溫度分布規(guī)律及受力性能研究.pdf

1、當(dāng)火災(zāi)中鋼框架柱不均勻受火時(shí)，會(huì)在截面和高度方向產(chǎn)生溫度梯度。現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)規(guī)范給出火災(zāi)中鋼構(gòu)件升溫的計(jì)算公式，但這些公式均是基于溫度沿構(gòu)件高度和截面均勻分布的假設(shè)。
　　本文采用有限元方法研究了火災(zāi)中三面受火和兩相鄰面受火鋼柱的截面溫度場，火災(zāi)場景采用ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線，鋼柱采用非膨脹型防火涂料保護(hù)。對(duì)于所研究的三面受火鋼柱，溫度梯度沿H型截面高度方向。而對(duì)于兩相鄰面受火鋼柱，沿截面寬度和高度方向均存在溫度梯度。基于參

2、數(shù)分析結(jié)果，對(duì)EN1993-1-2中鋼構(gòu)件升溫計(jì)算公式進(jìn)行了修正，來計(jì)算三面受火鋼柱截面各部分的升溫曲線。并根據(jù)有限元結(jié)果提出了幾種簡化的溫度分布曲線來表示截面溫度場。
　　采用有限元軟件ABAQUS建立力學(xué)分析模型，研究了不同溫度分布曲線對(duì)三面受火鋼柱力學(xué)性能的影響。所研究的力學(xué)性能包括鋼柱的熱彎曲、反彎曲性能，沿截面的應(yīng)力分布以及破壞時(shí)的臨界溫度。由參數(shù)分析結(jié)果可知，采用線性分布A能足夠準(zhǔn)確預(yù)測火災(zāi)下鋼柱臨界溫度，可用來代表截

3、面真實(shí)溫度分布，且計(jì)算簡潔。
　　將鋼柱截面溫度場假設(shè)成簡化的線性分布，對(duì)不均勻受火鋼柱進(jìn)行恒載升溫分析，可得到鋼柱發(fā)生整體失穩(wěn)破壞時(shí)的臨界溫度。三面受火鋼柱可能發(fā)生繞強(qiáng)軸的彎曲失穩(wěn)或繞弱軸的彎扭失穩(wěn)，而兩相鄰面受火鋼柱僅發(fā)生彎扭失穩(wěn)。三面受火鋼柱的臨界溫度與EN1993-1-2的結(jié)果較為接近，可直接由EN1993-1-2公式計(jì)算。對(duì)于兩相鄰面受火鋼柱，可由EN1993-1-2的計(jì)算結(jié)果乘以修正系數(shù)，文中給出該修正系數(shù)的計(jì)算公式。