火灾下玻化微珠保温混凝土梁温度场的分析.pdf

2 0 1 3年第 6期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT P R0DUCTS 2 01 3 No 6 J u n e 火灾下玻化微珠保温混凝土梁温度场的分析 张建锋 ， 刘元珍 ， 王文婧 ( 太原理 工 大学建 筑与 土木工 程学 院 ， 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 玻化微 珠保 温混凝土是适应我 国建 筑节能新形势提 出的结构 自保温材料 。本 文通过试验研 究和 理论 分析 确定 了玻化微珠保 温混凝 土的热工性 能参数 。运 用 A B A QUS有限元分析软件对玻化微珠混凝土 梁在三 面受 火 和 四 面 受 火条 件 下进 行 非 线 性 分 析 ， 得 出 了其 截 面温 度 场 的 分 布 规 律 。 关键词 ： 玻化微珠保温混凝土梁 ； A B AQus ： 温度场 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 t h e i n s u l i o n ma t e r i a l o f b u i l d i n g ， wh i c h c a n a d a p t t h e n e w s i t u a t i o n o f t h e b u i l d i n g e n e r g y c o n s e r v a t i o n i n Ch i n a T h r o u s h t h e e x p e ri me n t a l s t u d y a n d t h e o r e t i c a l a n a l y s i s ， t h e t h e rm a l p r o p e r t i e s p a r a me t e r s o f 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 a r e d e t e r mi n e d 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 a r e A B A Q U S i s u s e d t o a n a l y z e t h e n o n l i n e r c h a r a c t e ri s t i c s o f g l a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e b e a m s i n t h e t h r e e s i d e s a n d f o u r - s i d e s fi r e c o n d i t i o n s a n d the c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s e c t i o n t e mp e r a t u r e fi e l d a r e o b t a i n e d Ke y w o r d s ： 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 b e a m； A B A Q U S ； T e m p e r a t u r e fi e l d 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - -4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6 5 8 0 4 0 引言 随着全球经济的快速发展 ， 城市建筑群越来越 多 ， 楼群密度也越来越大 ， 楼梯间 、 电梯井等竖向井 道增多 ， 这些特点使建筑火灾成为 目前公认的发生 频率最大 、 损失最严重 的火灾灾害之一 ， 建 筑火灾 的关 注度一 直在 增长 。因问题 的复 杂性 和影 响力学 性 能 的 因素 众 多 ， 目前 ， 在 火 灾 条 件 下 结 构 力 学性 能研究还未能深入。钢筋混凝土梁作为结构体系中 重要 的受力构件 ， 发生火灾时在短时 间内失去承载 能力 ， 造成结构破坏 ， 危及生命和财产安全。国内外 针对 普通混凝 土高 温性能 的研究 已经进行 了很长 时 间 ，主要 针 对混 凝 土结 构 在火 灾 作用 下 的受力 、 变形 和温 度场 等 的计算 。玻 化微 珠保 温混 凝土 是一 种既有普通混凝土的物理力学性能 ， 又有保温隔热 性能的新型建筑材料 1 】 。在高温影响下， 玻化微珠保 温混凝土相对其他混凝 土的材性 改变对构件 的影 响还未能深入研究 。因此 ， 玻化微珠保温混凝土在 高温 后 的热 分析 对 结构 抗 火性 能 的研 究 极 为重 要 。 本 文通 过 实验 确 定 了高 温 下 玻 化 微 珠 保 温 混凝 土 的导热系数。 运用 A B A Q U S有限元分析软件对玻化 微珠混凝土梁在受火条件下进行了线性分析 2 1 。 1 有 限元模 型 的建立 采用有限元分析软件 A B A Q U S进行梁温度场 基金 项 目： 高等 院校博 士点 基金项 目( 2 0 1 0 1 4 O 2 1 2 0 o 0 7 ) ； 山 西省高等学校科技创新项 目( 2 0 1 0 1 0 5 ) 。 一 58一 分 析 ， 建 立 的模 型 如 图 1 所示 。 图 1混 凝 土 梁 的 有 限 兀 模 型 1 1 温度场分析理论 1 1 1 初 始条 件 工 程结 构 内部 和 表 面 的某 一 点 。 在 初 始 瞬时 的 温 度如 公式 ( 1 ) 所 示 ： ，y , z ， 拄o ) = t o ( 1 ) 式 中 ， x , y , z为 点 的 位 置 ； 为 时 间 ， S ； T o 为 初 始 温 度 ， 。 1 1 2 热传 导方 程 在火灾条件下 ， 钢筋混凝土构件内部和表面的 温度 不仅与坐标 x , y , z ， t 有关 ，还取决于其他热工 参数 。梁的热传导微分方程遵循傅立叶定律 。 可以 得到瞬态问题的方程如公式( 2 ) 所示 ： ( + + A 婴O t + j_ (2 ) a a a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m