墙板对火灾下钢柱截面温度分布的影响

在钢结构的抗火设计中，必须了解钢构件截面温度随时间的变化。本对一侧带有墙板的钢柱在火灾下的升温和截面温度分布进行了有限元分析研究，通过数据拟合并对比现有计算方法，得到了带墙板钢柱截面平均温度和温度分布的简化方法，为进一步进行这种条件下钢柱的抗火设计提供了基础。     

厚型防火涂料保护钢柱三面受火时截面温度分布规律及计算方法

当钢柱三面受火时,沿截面方向会产生温度不均匀分布的现象。而现行规范假设各种受火情况下钢柱沿截面方向的温度分布均匀,并以此为前提提出了钢构件温度的计算公式。研究了受厚型防火涂料保护的钢柱在三面受火条件下截面温度的分布规律,利用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数分析的变量主要为截面形状系数,通过改变截面高度和腹板厚实现对截面形状系数的影响。通过对EC3中采用的受保护钢构件受火升温公式进行修正,建立了截面不同部位升温的计算方法,并给出沿截面不同温度分布曲线的计算公式。     

火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能影响的研究现状

本文介绍了火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能的研究进展和已有研究成果,包括钢柱截面非均匀温度分布产生的原因及截面温度非均匀分布对钢柱抗火性能的影响。钢柱截面不均匀温度产生的原因有:钢柱受到建筑填充墙保护,非4面受火;钢柱仅部分截面采用防火保护;受洞口非均匀火灾影响的建筑外框架柱;钢柱防火保护层不均匀或局部破损等。截面温度不均匀对钢柱抗火性能的影响包括:截面产生附加应力,使钢柱临界温度降低;钢柱截面不对称,发生弯扭破坏;钢柱产生热弯曲,以及破坏时可能出现的反向弯曲等。并对需要进一步研究的问题给出了建议。     

三面受火钢柱抗火临界温度的数值模拟分析

应用ANSYS软件计算了钢柱在标准的升温模式下的温度场,分析了在三面受火作用下钢柱截面的温度变化情况,然后利用ANSYS的耦合分析,将温度场导入结构分析中,进一步分析研究了在火灾下的钢柱截面温度分布对钢柱耐火临界温度的影响。     

三面受火钢柱的抗火性能分析

应用ANSYS软件计算了钢柱在标准的升温模式下的温度场,分析了在三面受火作用下钢柱截面的温度变化情况。然后,利用ANSYS的耦合分析,将温度场导入结构分析中,进一步分析研究了在火灾下的钢柱截面温度分布对钢柱附加挠度的影响以及钢柱扭转变形发展规律,推导了由于温度效应引起的钢柱附加挠度的计算公式,为钢结构的抗火设计提供一定的参考价值。     

防火板保护钢柱四面受火时截面温度计算方法

研究了采用防火板保护钢柱四面受火时的截面温度计算方法,分别考虑了防火板与钢柱无间隙及防火板与钢柱有间隙两种情况。由于采用防火板保护时,钢构件与防火保护层内表面之间主要通过热辐射进行热量传递,与现行欧洲规范(EC 3)公式假定构件防火保护层之间通过热传导进行热量传递不同。现行EC 3规范公式能较为准确地计算热传导系数较小的防火涂料保护时构件升温,但不能准确计算火灾下热传导系数较大的防火薄型板保护钢柱的温度。通过在现行规范公式中增加空气的热阻一项,以考虑热辐射传热方式对构件截面升温的影响。分别采用有限元方法和建议公式,对防火薄型板保护,不同保护层厚度和不同截面系数钢柱截面升温规律进行分析,结果表明修正公式的计算结果与有限元结果吻合良好。     

火灾下三面和两相邻面受火H形截面钢柱的临界温度

三面受火钢柱可能发生绕强轴的弯曲失稳或绕弱轴的弯扭失稳,而两相邻面受火钢柱仅发生弯扭失稳。将钢柱截面温度场假设成简化的线性分布,对不均匀受火钢柱进行恒荷载升温分析,可得到钢柱发生整体失稳破坏时的临界温度。三面受火钢柱的临界温度与欧洲规范EN 1993-1-2的结果较为接近,可直接由EN 1993-1-2公式计算。对于两相邻面受火钢柱,可由EN 1993-1-2的计算结果乘以修正系数,文中给出了该修正系数的计算公式。     

约束高强钢柱受火后轴压剩余承载力影响参数研究

利用经试验验证的ABAQUS有限元模型,对轴心压力作用下的轴向约束高强钢柱受火后的剩余承载性能进行了参数分析,考虑了过火温度、荷载比、轴向约束刚度比、长细比以及高强钢材强度等级等参数的影响。参数分析结果表明:当过火温度小于屈曲临界温度时,受火过程对轴向约束钢柱的轴压承载力没有影响;当过火温度大于屈曲临界温度时,钢柱的轴压剩余承载力会明显减小,且随着过火温度的升高,剩余承载力逐渐降低;轴向约束刚度比和长细比对约束钢柱的过火温度为屈曲临界温度时对应的轴压剩余承载力影响显著;荷载比对约束钢柱的过火温度为破坏临界温度时对应的轴压剩余承载力影响明显;高强钢材强度等级对约束钢柱受火后轴压承载力影响较小。根据参数分析所得数据及规律,提出了超500 MPa高强钢轴向约束柱受火后轴压剩余承载力的简化计算方法,将计算结果与有限元分析结果对比,验证了该简化计算方法的可靠性。     

方形钢管混凝土叠合柱三面受火下力学性能分析

利用有限元软件ABAQUS建立方形钢管混凝土叠合柱三面受火下的有限元模型,通过现有相关文献试验数据对有限元分析方法的有效性进行验证后,分析方形钢管混凝土叠合柱三面受火下的温度场分布、破坏形态、轴向位移-时间关系、内力重分布、应力、应变等力学性能,并对影响构件耐火性能的相关因素进行参数分析。结果表明,方形钢管混凝土叠合柱三面受火下的横截面温度场分布呈单轴对称形态,荷载比、长细比、柱截面尺寸、外部混凝土抗压强度、截面含钢率是影响构件耐火极限的主要影响因素。基于对各主要参数影响规律的系统分析,提出三面受火下方形钢管混凝土叠合柱耐火极限简化计算公式,为此类构件在该种受火工况下的抗火设计提供参考。     

火灾下受轴向荷载钢柱的屈曲温度预测

根据欧洲规范,钢柱屈曲温度可采用解析法或简单的封闭方程进行估算。为此研究两种计算方法的精确度和局限性,对文献中高温下钢柱的试验数据进行对比。两种方法的预测结果都与适当利用系数的试验结果相符,与利用系数较高(μ0>0.83)或较低(μ0<0.16)的试验结果不符。简单方程的工作特性因素的均值为0.949,协方差为0.016,能够通过极值分布来描述。解析法的工作特性因素的均值为1.018,协方差为0.013,能够通过正态分布、伽马分布或对数正态分布来描述。     

火灾下钢骨混凝土柱温度场分布的数值分析

配钢管的钢骨混凝土柱由于其优越的力学性能.在我国高层和超高层建筑中得到越来越广泛的应用,其防火设计也更为重要.对于钢骨混凝土柱过火残余承载力,目前国内研究还较少.为研究钢骨混凝土柱过火残余承载力,首先要对钢骨混凝土柱在火灾情况下温度场的分布进行研究,以下对温度场进行了数值模拟,分析比较了受火时间、柱截面尺寸和钢管外径三...     

Temperature Calculation of Insulated Steel Columns Exposed to Natural Fire

A method suitable for design purposes has been developed which allows the approximate post-flashover compartment fire temperature to be plotted versus time in one curve, the general natural fire curve; time is then modified or scaled to take into consideration ventilation conditions and wall properties. In the analysis the common assumptions of constant and ventilation controlled combustion, uniform temperature, and wall losses proportional to the thermal inertia are made.The general natural fire curve is given an analytical expression, which is then used to calculate temperature in fire exposed insulated columns by a simple integration procedure. The results are plotted in handy diagrams, and temperatures obtained in columns exposed to natural fires and standard fires according to ISO 834 are compared.     

H型截面钢柱抗火简化计算研究

笔者对H型截面钢柱进行抗火简化计算研究,利用推导出来的简化公式对3根钢柱在火灾下的极限承载力进行了计算,并将简化计算值与试验值进行比较分析.得出结论:钢柱在火灾作用下,沿弱轴方向的长细比大于沿强轴方向的长细比,沿弱轴方向的失稳临界力小于沿强轴方向的失稳临界力,钢柱沿弱轴方向先行破坏.对于不限制轴向变形钢柱,简化计算结果和试验值吻合较好,简化计算是可行的.     

防火涂料局部破损后约束钢柱的临界温度

为了研究防火涂料局部破损后钢柱的抗火性能,根据分段平衡微分方程,分别推导了两端铰支和固支的钢柱局部防火涂料破损后高温下的挠曲线方程,采用边缘屈服准则得出了局部防火涂料破损后轴向约束钢柱临界温度的计算方法。用有限元对高温下的挠度和轴向位移进行了验证,结果吻合较好。通过算例计算了两端铰支轴向约束刚度内力随温度的变化关系,并计算了临界温度。研究结果表明:轴向约束增加高温下钢柱的内力,降低钢柱的临界温度;破损长度越长、轴向约束刚度越大,临界温度越低。     

高温蠕变对冷弯薄壁型钢柱抗火性能的影响

钢材高温蠕变是钢材在高温和应力作用下的塑性应变.高温蠕变会导致钢柱变形增大,耐火极限降低.为了考察高温蠕变对冷弯薄壁型钢柱抗火性能的影响程度,建立了考虑高温蠕变的抗火分析有限元模型,通过试验结果对有限元模型进行验证.利用模型研究了在不同荷载比、轴向约束刚度比、升温速率和火灾场景下,高温蠕变对冷弯薄壁型钢柱抗火性能的影响...