相比于地震、臺風和海嘯等,火災更為易發,其發生會對人類的生產生活造成嚴重影響。建筑火災約占所有火災的80%左右,防火涂料抗火設計是建筑結構設計中的一個重要環節。GB 50016-2014《建筑設計防火規范)規定了不同耐火等級建筑構件的燃燒性能和耐火極限要求,如對于柱構件,一級、二級、三級和四級耐火等級建筑所需的耐火極限分別為3.0,2.5,2.0,0.5 h。 鋼材的導熱系數較大,火災下升溫較快。鋼材的力學性能(屈服強度和彈性模量等)受高溫影響非常明顯,溫度600℃時,其屈服強度降至常溫的50%左右,彈性模量降為30%左右)。無防火保護鋼構件的耐火極限普遍較低,僅為20---30 min。相比于純鋼構件,在鋼管混凝土中,得益于內部混凝土較高的比熱容和較強的吸熱能力,可在一定程度上降低外鋼管溫度,提高耐火極限,但仍不能徹底解決鋼管升溫較快的問題。對于耐火極限不滿足特定耐火等級建筑要求的鋼構件或組合構件,需采取防火保護措施,如包敷防火板和噴涂防火涂料等。 防火涂料局部脫落構件在火災下的傳熱過程與防火涂料完整無脫落構件有所不同,對防火涂料局部脫落的H型鋼柱的溫度場開展了有限元分析,獲得了柱長、防火涂料厚度、截面形狀系數等參數的影響規律。對于鋼管混凝土柱,目前尚無關于防火涂料局部脫落構件溫度分布的相關研究。 獲得火災下構件溫度的分布,是進行耐火極限分析的前提和基礎。本文基于ABACUS軟件,建立三維精細化有限元模型,取火災曲線類型、防火涂料脫落位置和脫落長度、構件長度、截面形狀和截面形狀系數、防火涂料的熱工參數和厚度等為主要參數,分析防火涂料局部脫落下鋼管混凝土柱的溫度在截面上和沿柱長的分布規律。模型的建立和驗證基于ABAQUS軟件,建立了防火涂料局部脫落的鋼管混凝土柱溫度場有限元模型。假設防火涂料在脫落位置處沿柱周均勻規則脫落,以防火涂料在柱一端脫落的構件為例,典型的有限元模型如圖1所不。www.zlotyul.com
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