截面形状对无防火保护钢柱的抗火性能影响分析

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1、截面形状对无防火保护钢柱的抗火性能影响分析汪敏，等：截面形状对无防火保护钢拄的抗火性能影响分析汪敏石少卿刘仁辉（后勤工程学院军事建筑工程系，重庆４０００４１）摘要：钢柱的截面形状对钢柱截面温度分布有一定的影响，而钢柱截面温度的分布情况可能导致钢柱的抗火性能提高或者降低。钢柱在不均匀温度分布情况下，由于温度效应的作用，可使钢拄截面局部屈服或者增加附加挠度。对于四面受火钢柱，腹板翼缘厚度的不同会导致腹板截面温度高于翼缘截面，从而导致钢柱截面应力分布不均匀，对钢柱的抗火性能产生影响。通过ＡＮＳＹＳ软件分析研究了钢柱在四面受火情况下截面温度分布对钢柱抗火性能的影响，可供钢结

2、构抗火设计参考。关键词：截面形状；钢柱’抗火性能ＲＥＳＥＡＲＣＨｏＮＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＣＲＯＳＳ－ＳＥＣＴｌｏＮＳＨＡＰＥｏＮＦｌＲＥＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＯＦＳＴＥＥＬＣＯＬＵＭＮＷｌＴＨｏＵＴＦＩＲＥＲＥＳＩＳＴＩＮＧＳＷａｎｇＭｉｎＳｈｉＳｈａｏｑｉｎｇＬｉｕＲｅｎｈｕｉ４０００４———————————————————————————————————————————————（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉ，ＥＵ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇｉ，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｉｎｆｌｕ

3、ｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅＣＲＯＳＳ—ｓｅｃｔｉｏｎｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎ，ａｎｄｔｈｅｆｉｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｗａｓｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ．ＷｉｔｈＯｒｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ｔｈｅｌｏｃａｌｙｉｅｌｄｉｎｇｗｏｕｌｄｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｃｏｌｕｍｎｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｗｏｕｌｄｂｅａｄｄｅｄ．Ｂｅｃａｕｓｅｏ｛ｔｈｅｔｏ—————————————————————————————————————————

4、——————ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｗｅｂｐｌａｔｅａｎｄｔｈｅｆｌａｎｇｅ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｒｅｗｏｕｌｄｂｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ．ＢｙｔｈｅｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｐｒｏｖｉｄｅｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｔｈｅｃｏｌｕｍｎｗｉｔｈｆｏｕｒ－ｆａｃｅｄｂｙｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｓｔｅｅｌｔＯｔｈｅｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｓｔｒｕｅｔｕｒｅｓ．ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｉｒ

5、ｅ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ———————————————————————————————————————————————ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎｓｈａｐｅ；ｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎ；ｆｉｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ１概述‘２有限元模拟方法及基本假定取如图１所示的钢柱作为研究对象。钢材为Ｑ２３５钢，屈服强度为２３５ＭＰａ。有限元模拟中，假设钢柱四面受到火的作用。定义荷载比为：岸一尸／Ｐ。，其中Ｐ。为钢柱在常温下的临界荷载，Ｐ为施加在钢柱上的荷载。在实际工程中钢柱荷载比一般在０．４～０．７，因此在数值模拟时，荷载比取值为０．４，０．５，０．６，０．７。考虑到钢

6、柱高度一般在３．０－－－７．２ＩＴＩ，———————————————————————————————————————————————耐火性能差是钢结构的一个致命弱点，钢材的强度，弹性模量等基本力学性能指标在高温下急剧下降，一旦发牛火灾，钢结构就可能发生严重的破坏甚至过早地整体倒塌。钢柱作为主要承受压力的构件，在温度升高的过程中，承载力逐渐降低。钢柱截面温度分布情况对钢柱抗火性能有一定的影响。钢柱在截面不均匀温度分布的影响下，截面局部可能由于热应力的影响而导致截面屈服。另外，由于截面温度梯度的影响，钢柱可能会产生附加的挠度，上述因素会引起钢柱工作状况诸多改变，从而在一

7、定程度上提高或者降低钢柱的耐火临界温度¨］。本文主要考虑钢柱截面形状对钢柱截面温度分布的影响，通过分析荷载比、长细比以及截面形状系数，研究钢柱的截面应力分布情况以及钢柱的耐火临界温度变化情况。下面考虑材料非线性和几何非线性，采用有限元方法，模拟钢柱性能在不同荷载比、长细比以及截面形状系数情况下隧温度的变化关系。重工图１钢柱截面尺寸第一作者：汪敏，男，１９８２年１月出生，博士研究生。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｍｉｎｌ９８２１７＠１６３．ｅｏｍ收稿日期：２００９—０３—１５ＳｔｅｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．２００９（６），Ｖ０１．２４，Ｎｏ．１２１７５万方数据防火与防腐