火灾下玻化微珠保温混凝土柱耐火分析.pdf
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1、2 0 1 4年 第 1 2期 (总 第 3 0 2期 ) Nu mb e r 1 2 i n 2 01 4( To t a 1 No 3 0 2) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 1 2 0 1 5 火灾下玻化微珠保温混凝土柱耐火分析 季海峰 ,李珠 。刘元珍 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院,山西 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 : 玻化微珠保温混凝土新形势下提出的一种新型建筑材料 , 可以同时满足建筑保温和
2、结构承重性能的要求 。 通过试 验, 对常温及 1 0 0 - 7 0 0 高温后玻化微珠保温混凝土导热系数进行比较, 在此基础上得出高温下玻化微珠保温混凝土导热系数推算计 算式 , 为高温下玻化微珠保温混凝土热工性能研究提供理论依据。 运用 A N S Y S 对玻化微珠保温混凝土柱在三面受火的情况下进行 热分析, 得出此时柱截面及钢筋的温度分布规律, 为火灾后混凝土柱的检测与加固提供依据。 关键词 : 玻化微珠保温混凝土柱;温度;火灾 ;非线性 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 0
3、5 6 0 4 An a l y s i s o f t h e r m a l i n s u l a t i o n gl a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e c o l u m n s u n d e r f i r e J IHa i f e n g LI Zhu Li u Yu a n z he n ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d c i v i l E n g i n e e r i n g , T a i y u a n Un i v e r s i t y o
4、 f T e c h n o l o g y , T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : T h e r ma l i n s u l a t i o n g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e i s a n e w t y p e c o n s t r u c t i o n a l ma t e r i a l u n d e r t h e n e w s i t u a t i o n s , wh i c h c a n s a t i s f y t
5、he b ui l di n g i ns u l a t i o n a n d s t r uc t ur e be a r i n g pe r f o r ma n c e r e q u i r e me ms a t t he s a me t i me Th e t h e rm a l c o n d u c t i v i t y of g l aze d h ol l o w b e a d i n s ul a t i o n c o n c r e t e a t r o o m t e mp e r a t ur e a nd f r o m 1 0 0 t o 7
6、0 0 e l e v a t e d t e mp e r a t u r e a r e c o mp a r e d b y e x pe r i me n t On t he b a s i s o f a na l y s i s , t h e c o mp u t a t i o n a l f o r mu l a o f the r ma l c o n d u c t i v i t y o f t he r ma l i ns u l a t i o n g l az e d h o l l o w be a d c o nc r e t e wa s c r e a t
7、 e d u nd e r h i g h t e mp e r a tur e s, wh i c h c a l l p r o v i d e t h e t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e rm a l p r o p e r t i e s para me t e r s o f the rm a l i n s ul a t i on g l az e d ho l l o w b e a d c on c r e t e Th e fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s s o f t w
8、are ANS YS wa s a p p l i e d t o t h e rm a l a n a l y s i s o f t h e rm a l i n s u l a t i o n g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e c o l u mn s s u f - f e r e d t o fir e o n t h r e e s Nc e, a n d t h e t e mp e r a tur e d i s t r i b u t i o n i n t he c o l umn s e c t i o n a
9、 n d s t e e l we r e o b t a i n e d, wh i c h pr o v i de d r e l i a bl e r e f e r e nc e f o r d e t e c t i o n v a l ua t i o n a nd r e i nf or c e me n t d e s i g n o fb ui l d i n g a f t e r fir e Ke y w or ds: t h e rm a l i n s ul a t i on g l a z e d h o l l o w b e a d c o nc r e t e
10、 c o l u mn; t e mpe r a t u r e; fir e a c c i d e n t ; n o n l i n e a r 0 引言 火 灾是各种 灾害 中发生频 率最高 , 并 且极具毁 害性 的灾害之一 。 火灾损失 统计表 明 , 发生次数最 多 、 损失 最 严重 的当数建 筑火 灾 1 1 。 钢 筋混凝 土结 构依然 是我 国最 主要建筑结 构形式 之一 , 钢筋混凝 土结构抗 火性能 的研 究也 成 为 建筑 结 构抗 火 性能 研 究 的重 要方 面 。 钢筋 混 凝 土柱 是 框架 结 构 的重 要构 件 , 作为 结构 竖 向承重 构 件 , 钢
11、筋混 凝土柱 承受 整个框架结 构的全部 竖 向荷 载 以 及由于水平力引起的附加荷载。 在火灾作用下 。 一旦钢 筋混凝 土柱 丧失 承载力 , 结 构就会 发 生局部 破坏 , 甚 至 整体倒 坍 。 因此 , 钢 筋混凝 土柱 抗火 性能 的研 究在结 构 防灾 减灾 系列研 究及 灾后 的鉴 定加 固具 有极 其重 要 的 意 义。 玻化微珠保温混凝土是集承重 、 保温性能于一体的新 型建筑材料翻 , 具有轻质 、 高强 、 保温隔热性能良好等优点 。 目前 , 玻化微珠保温混凝土现已经应用于山西省晋城的铭 收稿 日期 :2 0 1 4 0 6 1 0 基金项 目:教育部高等院校博士点
12、基金资助( 2 O l 0 1 4 O 2 1 2 0 0 0 7 ) 56 基凤凰城 1 9 号楼 , 该 示范楼 首次将玻 化微珠保温混凝 土 由试验室推入市场 , 成功实现了玻化微 珠保温混凝土相关 研究成果的转 化p _ q , 并 已通过竣工验 收。 本研究通过玻化 微珠保温混凝土的高温试验 , 得出高温下玻化微珠保温混 凝土导热系数变化规律 。 运用 A NS YS对火灾下玻化微珠 保温混凝 土柱截面及钢筋温度场进行分析 , 并与普通混凝 土柱温度场做 出对 比, 研究分析玻化微珠保温混凝土柱的 耐 火性能。 1 模 型的建立 运用 A NS Y S对玻化微珠 保温混凝土 柱在三面
13、受 火 的情况下进行热分析 , 在分析 中, 混凝土采用 S 0 L I D 7 0单 元 , 钢筋采用 L I NK 3 3 单元 , 模 型如图 l 所示 : 1 1 模型 建立的基本假设 ( 1 ) 混凝土为各 向同性材料 , 不同方 向导热系数相同; ( 2 ) 混凝土柱截面温度场分布沿柱轴线方向不变 ; ( 3 ) 火灾作用下钢筋与混凝土无相对滑移。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 1 混凝土柱有 限元模型 1 2 火灾 一温度 曲线的选取 火灾一 温度 曲线采用 国际标准组织制订 的标准升温曲 线 , 其计算式 为: T = T o + 3 4
14、5 l g ( 8 t +1 ) ( 1 ) 式中 : 火灾开始后 t mi n时的平均空气温度 , ; 初始温度。 2 高温下材料 的热工性 能 2 1 高温下玻化微珠保 温混凝土热传导 系数 的测定 2 1 1 试验所用材料 ( 1 ) 玻化微珠 : 采用太原某公司生产 的玻化微珠产 品 , 其物理性能 为 : 粒度 0 5 1 5 mm, 密 度 8 0 1 2 0 k g m , 体积 漂浮率 8 0 , 导热 系数 0 0 2 5 0 0 4 5 w ( m K) , 体积 吸水 率 4 5 , 耐火度 I 2 8 0 1 3 6 0, 表面玻化闭孔率 8 0 , 1 MP a 压力
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