薄壁钢管混凝土柱抗火性能试验

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1、低温建筑技术2011年第1期(总第151期)薄壁钢管混凝土柱抗火性能试验程志宏(运城市建筑工程有限公司，山西运城044000)【摘要】对薄壁钢管混凝土柱可能存在的四种受火方式进行了温度场的分析，即：四面受火、三面受火、两面受火和单面受火，并对四种情况进行了比较分析。文中的研究成果对薄壁钢管混凝土柱的耐火性具有重要的理论意义和实用价值。【关键词】薄壁钢管；抗火性能；混凝土柱【中图分类号】TU311【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)0l一0084—03薄壁钢管混凝土组合柱是轻钢混凝土组合结构火情况下

2、的大，传输到内部的热量多，柱截面的温度体系中的一种，它不仅具有普通钢管混凝土柱的优较高。图2和3分别为长边受火与短边受火两种情况点，还兼备外形整洁、形式灵活等优点，具有广阔的应下混凝土中心点和钢管的温度随时间的变化情况，可用前景。但由于薄壁钢管混凝土组合柱是一种新以看出，随时间的增长，两种情况下混凝土中心的温型结构，对其抗火性能及设计方法的研究尚不成熟，度差别逐渐拉大，这除了上述原因外，还因为短边受如果按照钢构件对其进行防火保护，不仅会造成浪热情况下，混凝土中心点离高温气流相对较远，获得费，而且对结构耐火度的确定缺乏必

3、要的科学依据。的传导和辐射的热量较少。而钢管表面的温度值以因此，深入地研究薄壁钢管混凝土柱的耐火性能具有及变化趋势，在两种单面受火情况下大致相同，这是重要的理论意义和实用价值。因为钢管的壁厚较薄，且钢管的热传导能力强，热容1温度场模拟计算小，升温较快。文中薄壁钢管和混凝土的热工性能取用欧洲规范EC3的建议值。温度变化曲线采用国际标准化组织ISO一834升温曲线。以下按受火面的不同分为。1．1单面受火以薄壁钢管混凝土柱Z一1为例，单面受火时薄壁钢管混凝土柱的温度场分布云图，见图1。由图1各个时刻的温度场分布图来看，单面受

4、火时，薄壁钢管混凝土柱截面的温度普遍较低，且温度等值线与受火边近似平行，距受火面越远，温度越低。(a)120min后温度三维分布图(b)60min时温度场等值线云图长边受火情况下，柱与高温气流的接触面积比短边受图1长边单面受火时1／2柱模型在各时刻的温度场分布云图裔裔赠赠⋯·’长边受火一短边受火⋯·。长边受火一。短边受火⋯．长边对面受火⋯⋯短边对面受火一邻面受火图2单面受火对混凝土中心温度的影响图3单面受火对钢管表面温度的影响图4两面受火对应的核心混凝土温度1．2两面受火两面受火分为两邻面受火、两长边对面受火和两程志宏

5、：溥壁钢管混凝土柱抗火性能试验短边对面受火三种情况。以薄壁钢管混凝土柱z一1时间的变化情况相同，两邻面受火时钢管表面的温度为例，图4和图5为两长边对面受火、两短边对面受火则比前两种情况下的温度偏低。和两邻面受火三种情况下，柱截面混凝土中心点和钢从图4和图5也可以看出，两对面受火比两邻面管表面的温度一时问曲线。由图可见，三条曲线中，受火对薄壁钢管混凝土柱更具有危险性，原因是两对长边对面受火情况下对应的混凝土温度最高，短边对面受火时，高温气流对柱的热辐射和热对流比较均面受火情况下对应混凝土的温度次之，两邻面受火情匀，混凝土

6、承受两面钢管的对称传导的热量，受热充况下的混凝土温度最低；而对于钢管表面温度，长边分；而两邻面受火时，高温气流对柱的热辐射和热对对面受火时和短边对面受火时的钢管表面的温度随流较为集中，混凝土局部受热。高裔赠赠时间t／rain时间dmin时间t／rain一-⋯．长边对面受火⋯”短边对面受火—邻面受火⋯-短边不受火一长边不受火短边不受火一长边不受火图5两面受火对应的钢管表面温度图6三面受火情况下中心混凝土温度的比较图7三面受火情况下钢管表面温度的比较1．3三面受火的混凝土中心温度相差50℃左右；而两种情况下钢管以薄壁钢管混

7、凝土柱z一1为例，薄壁钢管混凝表面的温度相差不大。土柱截面为矩形，三面受火分为两种情况：一种是截1．4四面受火姗面长边为非受火面，其它边为受火面；另一种是截面以薄壁钢管混凝土柱z一2为例，来描述四面受短边为非受火面，其它边为受火面。在截面尺寸确定火时柱的温度场分布情况。为了更清楚地显示火灾的条件下，短边为非受火面，致使其它三面受火面的情况下薄壁钢管混凝土柱的温度场分布情况，此处研面积较大，通过热辐射和热对流输送的热量较大，导究的的柱不涂防火保护层。由于柱两端为非受火面，致截面温度相对较高，而长边不受火时则恰恰相反。而柱

8、受火面又未加防火保护层，端部截面温度场的温图6和图7是这两种情况下截面混凝土中心点和钢管度比柱中截面相应的温度要低，如图8所示，此柱的端表面的温升曲线，从图中曲线可以明显看出，在受火部截面与中部截面混凝土中心点的温度，在受火120分钟时，此柱截面短边不受火时比长边不受火时120min时相差约80℃左右。裔蟊赠赠02040608Ol