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受火的方钢管混凝土柱截面温度场研究

受火的方钢管混凝土柱截面温度场研究

第37卷增刊

哈尔滨工业大学学报

VoL37

Sup.

200

5年8月

JOURNAL

OF姒RBIN

INSl[1,I-【7TEOF7rECHNOLOGY

Aug.。2005

相邻两面受火的方钢管混凝土柱截面温度场研究

杨华1’2,张素梅2

(1.哈尔滨工业大学力学流动站,黑龙江哈尔滨150090;2.哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090)

摘要:利用商用软件ANSYS对相邻两面火灾作用下方钢管混凝土柱截面温度场进行建模分析,并与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对两面火灾和四面火灾作用下方钢管混凝土柱截面温度场分布形式进行对比,发现由于受火条件的改变,双面火灾下截面温度场分布不再是双轴对称.分析截面边长、含钢率、保护层类型及厚度等参数对方钢管混凝土截面温度场的影响规律,为相邻两面火灾作用下方钢管混凝土柱耐火性能分析提供理论基础.关键词:双面受火;温度场;方钢管混凝土;传热中图分类号:TU398

文献标识码:A

文章编号:0367—6234(2005)增刊一0404—04

TemperatureDistributioninConcrete- filledSteelTubes

withSquareCross-sectionsunderTwo—sideFire

YANGHual,一.ZHANGSu.mei2

(1.ResearchStation

on

MechanicsforPostdoctoralFellows,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;

2.SchoolofCivil

Ensinec血S,Harbin

Instituteof

Technology,Harbin150090,China)

Abstract:AFEmodelisdevelopedemployingANSYStoanalyzethetemperaturedistributionintheconcrete—filledsteel

tubes(CFST)withsquareCROSS—sectionsundertwo—sidefire.Thepredictedtemperaturedistri—

hutionisingoodagreementwiththetestresults.Furthermore,comparisonsare

madebetweenthetemperature

distributionofCFSTcolumnsheatedon

foursidesand

on

theproximatetwosides,anditisfoundthedistribu-

donintheformercase

isbiaxialsymmel2"yduetothe

uniformheating

conditions,whilstthatinthelatter

case

isnot.Based

on

theFEmodel.adevelopedparametrie

analysis

isundertaken,inwhichtime,cross—section

aldimensions,steelratio,typeandthicknessoffire—proofcoating

are

takenintoaccount.Theworkdonein

thispaperprovidesreferencesfortheresearchofthebehaviorofCFSTcolumnsunder

two—side

fire.

Keywords:two—sidefire;temperaturedistribution;CFST试tllsquareCI'06S-sections;heattransfer

现行《建筑构件耐火试验方法》GB9978—目前针对双面火灾下温度场的研究集中在钢

1999中规定,柱的耐火极限以其承受四面火灾作

筋混凝土构件【6】,对双面受火下钢管混凝土柱温

用为前提,因此以往关于钢管混凝土柱截面温度

度场研究尚不多见.文献[7]对双面受火下钢管场的研究以四面火灾为主【l。J.但实际火灾中,只

混凝土截面进行了温度场分析,但未涉及有保护有中柱是处于四面受火状态,其他柱(如角柱)以

层的情况.本文利用软件ANSYS对双面火灾下

两面受火为主.因此,为使研究更接近实际火灾情有、无防火保护的方钢管混凝土柱温度场进行分

况,研究双面火灾作用下方钢管混凝土柱截面温

析,在此基础上,进行了系列参数分析.度场的分布规律,确定双面火灾下方钢管混凝土

柱的耐火性能,具有重要的理论价值和工程意义.

非线性有限元分析

1.1热工参数

收稿日期:2005—05一lO.

钢材和混凝土的比热、热容、导热系数及热膨

作者简介:杨华(1976一),女,博士,讲师;

张素梅(1963一),女,教授,博士生导师.

胀系数均按加拿大学者T.T.Lie提供的表达式计

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