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1、低溫建筑技術(shù)2011年第1期(總第151期)薄壁鋼管混凝土柱抗火性能試驗(yàn)程志宏(運(yùn)城市建筑工程有限公司，山西運(yùn)城044000)【摘要】對薄壁鋼管混凝土柱可能存在的四種受火方式進(jìn)行了溫度場的分析，即：四面受火、三面受火、兩面受火和單面受火，并對四種情況進(jìn)行了比較分析。文中的研究成果對薄壁鋼管混凝土柱的耐火性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】薄壁鋼管；抗火性能；混凝土柱【中圖分類號】TU311【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1001—6864(2011)0l一0084—03薄壁鋼管混凝土組合柱是輕鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)火情況下
2、的大，傳輸?shù)絻?nèi)部的熱量多，柱截面的溫度體系中的一種，它不僅具有普通鋼管混凝土柱的優(yōu)較高。圖2和3分別為長邊受火與短邊受火兩種情況點(diǎn)，還兼?zhèn)渫庑握麧崱⑿问届`活等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)下混凝土中心點(diǎn)和鋼管的溫度隨時(shí)間的變化情況，可用前景。但由于薄壁鋼管混凝土組合柱是一種新以看出，隨時(shí)間的增長，兩種情況下混凝土中心的溫型結(jié)構(gòu)，對其抗火性能及設(shè)計(jì)方法的研究尚不成熟，度差別逐漸拉大，這除了上述原因外，還因?yàn)槎踢吺苋绻凑珍摌?gòu)件對其進(jìn)行防火保護(hù)，不僅會(huì)造成浪熱情況下，混凝土中心點(diǎn)離高溫氣流相對較遠(yuǎn)，獲得費(fèi)，而且對結(jié)構(gòu)耐火度的確定缺乏必
3、要的科學(xué)依據(jù)。的傳導(dǎo)和輻射的熱量較少。而鋼管表面的溫度值以因此，深入地研究薄壁鋼管混凝土柱的耐火性能具有及變化趨勢，在兩種單面受火情況下大致相同，這是重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。因?yàn)殇摴艿谋诤褫^薄，且鋼管的熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)，熱容1溫度場模擬計(jì)算小，升溫較快。文中薄壁鋼管和混凝土的熱工性能取用歐洲規(guī)范EC3的建議值。溫度變化曲線采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO一834升溫曲線。以下按受火面的不同分為。1．1單面受火以薄壁鋼管混凝土柱Z一1為例，單面受火時(shí)薄壁鋼管混凝土柱的溫度場分布云圖，見圖1。由圖1各個(gè)時(shí)刻的溫度場分布圖來看，單面受
4、火時(shí)，薄壁鋼管混凝土柱截面的溫度普遍較低，且溫度等值線與受火邊近似平行，距受火面越遠(yuǎn)，溫度越低。(a)120min后溫度三維分布圖(b)60min時(shí)溫度場等值線云圖長邊受火情況下，柱與高溫氣流的接觸面積比短邊受圖1長邊單面受火時(shí)1／2柱模型在各時(shí)刻的溫度場分布云圖裔裔贈(zèng)贈(zèng)?·’長邊受火一短邊受火?·。長邊受火一。短邊受火?．長邊對面受火??短邊對面受火一鄰面受火圖2單面受火對混凝土中心溫度的影響圖3單面受火對鋼管表面溫度的影響圖4兩面受火對應(yīng)的核心混凝土溫度1．2兩面受火兩面受火分為兩鄰面受火、兩長邊對面受火和兩程志宏
5、：溥壁鋼管混凝土柱抗火性能試驗(yàn)短邊對面受火三種情況。以薄壁鋼管混凝土柱z一1時(shí)間的變化情況相同，兩鄰面受火時(shí)鋼管表面的溫度為例，圖4和圖5為兩長邊對面受火、兩短邊對面受火則比前兩種情況下的溫度偏低。和兩鄰面受火三種情況下，柱截面混凝土中心點(diǎn)和鋼從圖4和圖5也可以看出，兩對面受火比兩鄰面管表面的溫度一時(shí)問曲線。由圖可見，三條曲線中，受火對薄壁鋼管混凝土柱更具有危險(xiǎn)性，原因是兩對長邊對面受火情況下對應(yīng)的混凝土溫度最高，短邊對面受火時(shí)，高溫氣流對柱的熱輻射和熱對流比較均面受火情況下對應(yīng)混凝土的溫度次之，兩鄰面受火情勻，混凝土
6、承受兩面鋼管的對稱傳導(dǎo)的熱量，受熱充況下的混凝土溫度最低；而對于鋼管表面溫度，長邊分；而兩鄰面受火時(shí)，高溫氣流對柱的熱輻射和熱對對面受火時(shí)和短邊對面受火時(shí)的鋼管表面的溫度隨流較為集中，混凝土局部受熱。高裔贈(zèng)贈(zèng)時(shí)間t／rain時(shí)間dmin時(shí)間t／rain一-?．長邊對面受火?”短邊對面受火—鄰面受火?-短邊不受火一長邊不受火短邊不受火一長邊不受火圖5兩面受火對應(yīng)的鋼管表面溫度圖6三面受火情況下中心混凝土溫度的比較圖7三面受火情況下鋼管表面溫度的比較1．3三面受火的混凝土中心溫度相差50℃左右；而兩種情況下鋼管以薄壁鋼管混
7、凝土柱z一1為例，薄壁鋼管混凝表面的溫度相差不大。土柱截面為矩形，三面受火分為兩種情況：一種是截1．4四面受火姍面長邊為非受火面，其它邊為受火面；另一種是截面以薄壁鋼管混凝土柱z一2為例，來描述四面受短邊為非受火面，其它邊為受火面。在截面尺寸確定火時(shí)柱的溫度場分布情況。為了更清楚地顯示火災(zāi)的條件下，短邊為非受火面，致使其它三面受火面的情況下薄壁鋼管混凝土柱的溫度場分布情況，此處研面積較大，通過熱輻射和熱對流輸送的熱量較大，導(dǎo)究的的柱不涂防火保護(hù)層。由于柱兩端為非受火面，致截面溫度相對較高，而長邊不受火時(shí)則恰恰相反。而柱
8、受火面又未加防火保護(hù)層，端部截面溫度場的溫圖6和圖7是這兩種情況下截面混凝土中心點(diǎn)和鋼管度比柱中截面相應(yīng)的溫度要低，如圖8所示，此柱的端表面的溫升曲線，從圖中曲線可以明顯看出，在受火部截面與中部截面混凝土中心點(diǎn)的溫度，在受火120分鐘時(shí)，此柱截面短邊不受火時(shí)比長邊不受火時(shí)120min時(shí)相差約80℃左右。裔蟊贈(zèng)贈(zèng)02040608Ol
