钢管混凝土柱的抗火性能及防火措施

钢管混凝土柱的抗火性能分析及防火措施12级结构工程沈会钢管混凝土柱抗火研究背景用Abaqus模拟分析钢管混凝土柱抗火性能钢管混凝土柱机理分析及影响耐火极限的因素防火保护层厚度的计算钢结构抗火性能差随着温度升高，屈服强度下降，超过600℃时，钢材将会丧失绝大部分的强度和刚度。钢管混凝土柱国外由于没有合理的考虑钢管对其核心混凝土的约束作用,计算结果大都偏于保守且和试验结果差异较大，得到的计算结果也不够准确。它们一般提高钢管混凝土柱本身的抗火性能来提高耐火极限。国内方面主要是韩林海做了大量的实验研究和理论分析，指出了钢管和混凝土之间的相互作用能提高抗火性能。国内目前采取的防火措施一般用防火涂料，给出了一些保护层厚度计算公式。国内外大量试验结果发现：火灾时，构件变形稳定,达到耐火极限时仍保持较好整体性。火灾后，截面的力学性能比高温下有所改善，结构整体性比火灾中也有所提高。结论:钢管混凝土柱有着良好的抗火性能。受火机理：温度的提高,钢失去承载力,钢管壁仍“套箍”混凝土。但混凝土的热传导率很低,其强度丧失的速度低于钢管,构件承受的荷载逐渐转移到混凝土。最终在钢管失去强度后,核心混凝土将承担全部荷载。有限府元A给ba亮qu屠s分娘析钢除管混心凝土公柱抗泰火钢材嫁采用生AB组AQ绝US膨软私件中坚提供的等向覆弹塑私性模型，混贼凝土宾采用劝AB名AQ餐US未软件德中提颗供的央塑性亩损伤稿模型福。截面农尺寸浇B×锤ts鲜=2只73象.1窃×5小.5爬6m孔m，方钢材屈服强度响35旗0M董Pa，混凝元土圆帅柱体根强度29柜MP抬a，冬构件盟两端刻固结烈，初始薄弯曲亿取1/划10嘉00杆长怎，作用耽在构灶件上某荷载弃52膝5k势N。有限盐元A剪ba京qu闪s分糠析钢爆管混哪凝土甜柱抗咽火在构爸件加番载位掀置施闹加荷餐载N，保绸持外各荷载该，调芝用温紫度场效分析恨结果傲计算掏。可衰以得拍到该赖钢管降混凝暑土柱兰的计腰算轴量线变绑形(Δ市)-受火活时间(t揉)关系洲曲线珍。破坏食形态钢管粪mi拍se卵s应宾力混凝唐土纵粘向应晌力(a木)礼A画点(贫0m浓in梯)(b毯)疑B棍点(惊23挂mi院n)混凝隙土全积截面踏受压鄙，呈带状虫分布，由于初始抽弯曲，在醉外荷缝载作挨用下订一侧摧压应烧力较捷高。荷载领主要密由钢柔管承酸担，飘截面掩混凝阅土温质度外阁高内筋低，趟高温含区热戴膨胀垂变形纸受到呜低温赠区的醋约束劣，因崇此高覆温区慰混凝盟土为压应个力，内部丹低温船区混萌凝土雹为拉应座力。(c陈)均C专点(倒33旋mi弟n)(d赴)烂D乡丰点(拔68窃mi睁n)随着京截面导内外眼温差乓的减蛾小，葡外围朽混凝继土压孤应力至和内古部拉趁应力概有所献减小。核钻心混仓凝土析开始承受舟外荷淋载。混凝从土在思温度倡和外张荷载蛛作用体下，筛压应具力进一扶步增加。(e盗)从E挽点(丝式10令0m剂in柏)随着后混凝约土温遗度的醋进一珠步升龟高，验材料抹属性肉恶化垃较为米严重显，破笨坏时湾压应路力最眨大区座域在柿截面次中心槐偏下皮，即鸡偏向键构件咽弯曲鱼内侧饰，此克时整绒个截啄面混献凝土掀为受厕压状图态。单个洽钢管盲混凝效土柱浆构件太抗火鱼机理搞分析材料唉物理与性质秀：混凝诸土的热容比钢驼材大耗得多惹,导热和系数却比矿钢材竭小得苏多。钢材计的密度是混柱凝土榨的三颠倍,墙但含电钢率堪在1体0%杂左右装,混夜凝土搭的体叠积将湖是钢捉管的辨10蜓倍以枣上。外部坡钢管直虽然接升温瞎较快罗,比但内乖部混许凝土掏升温郊滞后匪,亚且温刷度沿体截面救分布料很不均水匀。昼对外牙部钢喊管而泡言,等由杂于其兵热量承充分祝被核福心混筑凝土锄吸收脊,厚也使腊外部在钢管抓温度临升高盖的幅召度低储于纯群钢结秧构。单个局钢管势混凝打土柱涉构件厦抗火得机理戚分析由于耐钢管框和核蛮心混低凝土姓之间趴变形僻不一驱致,查存喂在相互馆作用问题弹,使它农们处于复杂走应力状态。同时绸,由钢于钢阀管保父护作促用,瓦核心五混凝铲土在拦高温访下不会发生犯剥落福和崩狗裂;孝而钢汽管虽冤然在客高温修下己笨软化惰,丧竹失强绘度而护失去闲承载债能力，但是诱内部保混凝计土的隙存在陕,保约证钢临管不眨发生拣失稳复和局仍部屈目曲。结论咬：二者铃能够即相互作用,协先同互短补,慈共同沃工作蛙,提辜高了每钢管让棍凝虽土构醒件的整体笨性,使痛这种刊结构茂具有陵很好距的耐默火性盼能。整体抄框架棕下的折钢管廉混凝六土柱汁抗火芦机理蚂分析实验丸表明索：钢管做混凝盖土框沟架底蝇层边浩柱在蚂框架骑结构朝中的耐火极将限承标载力远远窝大于单个横构件纹的耐焰火极夏限承纽奉载力。这一库结论暖说明：现行够钢管暮混凝乔土防揭火设饲计规君范采叼用单仆个钢甘管混魔凝土掠柱的狂耐火砍承载渔力进瓶行设叶计是砌偏于露保守贡的。热量雕逐渐催传入派钢管选混凝愧土柱孔构件即内部针,究钢管彼混凝骨土柱取的刚引度逐养渐下闲降,番框彻架中碧各个喂构件随之间低的弯禁矩分监配比舞例发天生改赵变,定导毙致弯矩雀重分齐布,至到破橡坏前宾弯矩远远师低于常温熔时的球设计息弯矩占,窝边柱缓柱头并实际贸作用搜的弯膀矩下琴降导谨致其此耐火极限的延渠长。影响钥钢管顾混凝土构件堵耐火牺极限利的因固素截面防尺寸、含钢赤率、哪荷载枪偏心痛率、肃长细发比、隶保护弟层、边界煮约束。(1美)截赤面尺牧寸钢管或混凝伪土截票面尺院寸越大,构角件的致承载靠力降困低越自少，耐蔑火极镰限得揪到提高。(2衔)含姓钢率含钢箭率对慎钢管律混凝恢土结圾构耐妖火极豆限的侮影响较小。(3)荷短载偏落心率随着等荷载抚偏心惩率对树钢管纹混凝靠土耐幼火极甜限总亩体影肃响较小。（4）长舌细比丽(入目)对于狐圆钢厨管混谷凝土挽柱,耀当热人＜90晴时凭,长趴细比侨越大会,耐小火极体限越柜低;尤当列人>惭90架时,策长细扛比对赞耐火姑极限渐的影枝响明符显减死弱。对于做方钢域管混雅凝土仇柱,财当长妇细比狡入＜40沃时补,绩长细慨比越借大,肾耐米火极壤限有茂增加贫的趋张势,授但行幅度下不大么;旱当长咬细比饺入>证4碗0爽时,督长管细比能越大棒,妇耐火牺极限同越低。(5)鞠保护资层目前竞一般刺采用破防火具涂料租保护欧层。犁不同测的保喂护层遥材料元,讨其效缘瑞果不笛太一枯样。芹对于杯相同普的材堡料,阳保影护层厚度临越大,斩则构炊件的耐火惰极限煌越大。(6绸)边爸界约洞束条非件与两骗端铰怒接和士一端蜻铰接泡一端塞固接照的钢脱管混稠凝土旧柱构仗件相休比,妻框穿架中车钢管巧混凝引土柱到的抗俗火性就能有矩很大屈的的必提高爷。防火道措施结构委本身臂抗火国外泊考虑皮到劳慕动力小昂贵1.绣配置爪专门撞考虑防火的钢盛筋型穷钢或愧钢纤指维2.杰通过辈降低蛮柱子泛的轴压帆比防火棕涂料国内池目前页大多嫂采用卡涂防青火涂神料缺点溪：大增都偏信于保扬守而争造成暖浪费哲,经耐济性侵差且煌缺乏雷科学贷性防火抬保护弟层厚州度的非计算影响买钢管逗混凝泛土柱谎防火笼保护真层厚蒸度的厉主要差参数强包括旷:火灾岔荷载寒比(概n直)火灾坊荷载刻比越鸟大,各防贺火保疲护层箩厚度芬越大耐火率极限抗(她t翅)要求侧的耐火漂极限牵越大料,柄防火宜保护东层厚辜度也膝越大截面色尺寸素(扒C葬)随着构件婆直径（圆殊钢管渐）或穗截面传尺寸知（方时钢管勉）越笨大，宇防火茧保护石层厚近度越浩小。长细谨比(票人掏)长细酬比的越小，防盆火保治护层袭厚度田也越小钢管依混凝谱土柱怀防火鸭保护肚层厚障度简喘化计赴算方晚法对于大圆钢浆管混桑凝土敏柱：对于鉴方钢巨管混没凝土值柱：基本幼参数魔为：等耐火煎极限准t=番1.何0~肃3.止0h便；柱尘截面盆周长详C，长细比=1面0~围80冷。该券方法筝将火范灾荷陵载比歇n假霜定为桑定值0.卡77，仅厘考虑刻了耐食火极浆限（l）、象截面抚尺寸哗（c理）和攻长细妙比（人）三陶个因德素。结语由于钢管报混凝蹈土柱洋具有亭较好她的耐誓火性该能,她在探柱子婚外围认只需雄进行这适当乞的防农火涂表料保欣