火灾下铝合金方管柱的升温-论文.pdf

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1、火灾下铝合金方管柱的升温郑永乾。陈志波。。张铮。(1．福建工程学院，福建福州350118；2．福州大学土木工程学院，福建福州350116；3．三明市消防支队，福建三明365000)摘要：采用有限元法计算了无保护层和带防火保护层铝个方管柱(5083一O铝合金)、5个H型截面柱(5083一舍金方管柱在火灾下的温度场，并将计算结果与Eurocode9升H112铝合金)。彭航采用有限元软件ANSYS进行了铝温公式以及实验结果进行比较，考察了截面形状系数、保护层合金压杆高温稳定承载力分析，获得了稳定系数随温

2、度厚度与导热系数比的影响规律。研究结果表明，对于无防火保的变化关系。护的构件，辐射安全系数为l时Eurocode9预测结果太高，而铝合金构件的升温是研究其耐火极限和临界温度的安全系数0．15的计算结果与实测值和有限元值吻合良好，对基础，笔者拟采用有限元法计算无保护层和带防火保护于防火保护的构件，Eurocode9的计算结果和有限元结果非常层铝合金方管柱在四面受火情况下的温度场，考虑保护接近。随着截面形状系数的增加或保护层厚度与导热系数比层中水分的影响，并将计算结果与Eurocode9升温公式的减小

3、，相同时间下铝合金方管柱的平均温度越高。以及相关实验结果进行比较，最后考察了截面形状系数、关键词：铝合金方管柱；温度场；有限元中图分类号：X913．4。TK121，TU395文献标志码：A保护层厚度与导热系数比的影响规律。文章编号：1009—0029(2O14)09—0991一。4．1有限元计算方法要进行构件的热分析，必须首先确定铝合金及防火目前，铝合金在土木工程结构中的研究和应用得到保护材料的热工性能，采用Eurocode9给出的0～500。C了广泛的关注，其防火问题非常突出，与钢结构相比，多范

4、围铝合金的导热系数。和比热C。表达式。对于常用数铝合金的熔点更低，传热更快，高温下名义屈服强度和的硅酸钙板，密度为500～1000kg／m。，导热系数为0．10弹性模量下降也更为显著。当用于承重结构时，必须对～O．25w／(m·。C)，暂取密度Pp一500kg／m。，导热系数铝合金结构构件进行合理的抗火设计和防火保护。。一0．125W／(m·℃)，比热c。一1000J／(kg·℃)。以往已有学者对铝合金柱在高温下的力学性能进行在很多情况下，防火保护材料含有一定的水分。保研究。Langhelle等、

5、Langhelle和Amdahl进行了31个护层中水分的运动及蒸发主要影响其热工参数，从而使铝合金柱在常温和高温下的屈曲实验研究，铝合金采用得构件升温有所滞后。在以往考虑混凝土材料水分中，6082一T4和T6系列。实验结果和USFOS分析程序、Harmathy对25～120℃之间混凝土的热工参数进行修ABAQUS有限元软件计算结果进行比较，验证了分析模正，这种方法也被Sadiq等用来考虑防火保护材料水分型的可靠性。Maljaars等进行了一系列高温下5083一的影响。对于硅酸钙板，其保护层中所含水

6、分的百分比H111和6060～T66铝合金受压构件局部屈曲的实验研约为3～5，假设含水率为4，对保护层的热工参数究；建立了分析铝合金构件局部屈曲的有限元模型，考察进行如式(1)所示的修正。了初始缺陷、加载板边界条件、稳态实验中应变率的影rlDc一Pp(cp+pc)25℃≤T≤90℃l．响；在有限元分析基础上，进一步提出了火灾下局部屈曲的新设计方法；采用DIANA建立了火灾下铝合金柱弯Ic+夕『(1一+]}(1)曲屈曲分析的有限元模型，计算了不同温度、截面尺寸、90℃

7、等参数下构件的高温屈曲承载力，式中：T为铝合金的温度，℃；10、c分别为考虑水分影并和Eurocode9设计方法比较。考虑了升温下铝合金的响时保护层的容重，kg／m。和比热，J／(kg·℃)；P、分真实应力一应变关系曲线形状，最终提出了修正的简化别为没有考虑水分影响时保护层的容重和比热容；P为计算模型。Suzuki等进行了一系列铝合金构件在ISO保护层含水量，kg／kg；C为水的比热，取4190J／(kg834标准火灾作用下温度场和受力性能的实验研究，非·℃)；Ah为水的汽化潜热，取2．27MJ／

8、kg；为反应受荷柱包括6个方管柱、7个H型截面柱，受荷柱包括5进度变量，和dG／dT可根据Harmathy的表格确定。基金项目：国家自然科学基金项目“铝合金结构构件滞回性能研究”(512081O9)；福建省自然科学基金项目“火灾下型钢混凝土柱一钢筋混凝土梁节点的工作机理研究”(2012J05083)。991消防科学与技术2o14年9月第33卷第9期●(2)根据Eurocode9增量形式升温公式对相关的铝transferingas—filledfurnaceforsteelmembe