高温后钢筋混凝土柱的粉刷层抗火性能试验

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发布时间：2021-09-15

资料介绍

高温后钢筋混凝土柱的粉刷层抗火性能试验
卫安豹
(运城市建筑工程有限公司。山西运城044000)
【摘要】利用有限元软件对钢筋混凝土柱试验试件进行热一结构耦合仿真模拟分析，分析粉刷层对试件
温度场分布的影响，以及粉刷层对火灾后钢筋混凝土框架柱抗震性能的影响，并与试验结果进行了对比。
【关键词】粉刷层；钢筋混凝土柱；抗火性能
【中图分类号】TU311 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2011)01-0086—03
火灾条件下钢筋混凝土柱是一个在非稳态环境
下的多介质、复杂边界条件的非线性二维传热问题，构
件升温和温度分布，与空气的升温、构件的防火保护、
材料的热工性能，构件的受火情况等条件都有关系。
如果要准确模拟火灾条件下构件的全过程反应，就必
须考虑温度场及材料热工性能和热边界条件随时间
的变化，即对结构构件进行瞬态非线性热分析⋯。
1 建模分析
1．1 问题描述
问题为求解四根钢筋混凝土柱s一1、S一2、S一3
及s_4分别遭受图1所示的升温曲线四面作用后的
抗震性能。四根钢筋混凝土柱采用相同模型尺寸-，纵
筋直径为12mm，箍筋直径6mm；钢筋保护层厚度为20
～ 25mm，剪跨比为3；混凝土的设计强度为C40，28d
立方体抗压强度为38MPa，纵筋实测屈服强度
350MPa。试验在仿建研式加载装置中进行，每个模
型施加340kN的竖向荷载，水平加载采用位移控制方
式进行，钢筋屈服后每级位移循环两次。
式进行对比，其中三面受火为短边不受火、两面受火为
两长边对面受火、单面受火为长边受火，图示曲线为各
个受火方式下的柱截面混凝土中心点温度和受火面
处钢管的温度。由图可见，薄壁钢管混凝土柱在单面
受火、两面受火、三面受火和四面受火这四种情况中，
以四面受火的危害性最为严重。
2 结语
(1) 当柱处于两面受火的情况时，两长边对面
受火对应的截面温度升高最快，两邻面受火时截面升
温最慢。
(2) 在ISO一834标准升温曲线下，受火方式对
薄壁钢管混凝土柱的温度场分布有较大影响，其中以
四面受火时截面的温度升高最快。
(3) 薄壁钢管混凝土柱在四面受火时，截面长宽
比对混凝土的温度场影响很大，长宽比越大，截面温度场
timin
—*一S-4 + S一3 ~'--S一2
图1炉内气体的温度一时间曲线
1．2 热边界条件
表1 受火边界的综合换热系数
注：0【l的单位为(kcal·111一 ·h一 ·℃ 一 )
升高越快，对截面的抗火性能越不利。所以从抗火要求
来说，矩形薄壁钢管混凝土柱的宽厚比也不宜过大。
参考文献
[1] 李国强，韩林海，楼国彪，蒋首超．钢结构及钢一混凝土组合
结构抗火设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006．
[2] 冯九斌，刘雪雁．钢管高强混凝土柱温度场的非线性有限元
分析[J]．工业建筑，2001，31(4)：57—59．
[3] GB50018—2002，冷弯薄壁型钢结构技术规范[s]．．
[收稿日期] 2010-09-01
[作者简介] 程志宏(1973一)，男，山西运城人，工程师，从事
建筑管理工作。