四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足，通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验，研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明：工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域，即炭化层、高温分解层和常温层；四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形；工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小，截面尺寸较大的试件炭化速率略小；相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹；横纹径向炭化速率略大于横纹切向，当受火时间较长时差异不明显；一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型，可快速模拟工程竹材的炭化性能，炭化速率模拟的误差均在10.2%以内，满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果，建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值，即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。