局部火灾引起整体钢结构倒塌初始破坏机理的试验研究

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1、第３５卷第１期防灾减灾工程学报Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２０１５年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．２０１５局部火灾引起整体钢结构倒塌＊初始破坏机理的试验研究陈适才１，田相凯１，张磊１，李易１，陆新征２（１．北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京１００１２４；２．清华大学土木工程系，北京１０００８４）摘要：为研究局部火灾下整体钢结构倒塌的初始破坏机理，分别考虑中柱及边柱受火破坏类型，设计了４个平面钢框架结构进行火灾

2、试验研究。试验在立体火灾试验炉内进行，采用恒载升温模式。试验过程中，首层中柱或边柱以及与之相连的钢梁受火，中间层钢柱和梁柱节点采取防火保护措施，受火柱底部与自制测力支座通过螺栓连接。通过试验得到了受火梁、柱的温度场分布和位移反应的变化规律，以及受火中柱的轴力变化过程，对引起整体钢结构倒塌的初始破坏过程和破坏机制进行了分析。关键词：局部火灾；整体钢结构倒塌；破坏机理；试验研究中图分类号：Ｏ３５３．１；ＴＵ８１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２１３２（２０１５）０１－０１１３－０６DOI:10.1340

3、9/j.cnki.jdpme.2015.01.019ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＩｎｉｔｉａｌＣｏｌｌａｐｓｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＭｕｌｔｉ－ｓｔｏｒｙＳｔｅｅｌＦｒａｍｅｓｕｎｄｅｒＬｏｃａｌｉｚｅｄＦｉｒｅ１，ＴＩＡＮＸｉａｎｇ－ｋａｉ１，ＺＨＡＮＧＬｅｉ１，ＬＩＹｉ１，ＬＵＸｉｎ－ｚｈｅｎｇ２ＣＨＥＮＳｈｉ－ｃａｉ（１．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｉｔｙａｎｄＰｒｏｊｅｃｔＳａｆｅｔｙａｎｄＤｉｓａｓｔｅｒＡｌｌｅｖｉａｔｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉ

4、ｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｌｌａｐｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｔｏｒｙｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｌｏｃａｌｉｚｅｄｆｉｒｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｏｕｒｆｕｌｌ－ｓｃａｌｅｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｔ

5、ｒｕｃｔｕｒｅｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ－ｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｒｅｔｅｓｔｆｕｒｎａｃｅｕｎｄｅｒｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｃｏｎ－ｓｔａｎｔｌｏａｄｍｏｄｅ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｆｌｏｏｒｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｓｔｅｅｌｂｅａｍｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｉｔｗｅｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｆｉｒｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｓｔ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｍｉｄｄｌｅｆｌｏｏｒｃｏｌｕｍｎａｎｄｂｅａｍ－ｃｏｌｕｍｎｊ

6、ｏｉｎｔｗｅｒｅｆｉｒｅｐｒｏｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｆｉｒｅｗａｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｃｅ－ｍｅａｓｕｒｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｕｓｉｎｇｔｈｅｂｏｌｔｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓａｎｄｂｅａｍｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆａｘｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｃｏｌｕｍｎｗａｓ

7、ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｏｒｃｅ－ｍｅａｓｕｒｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｌｌａｐｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｏｂ－ｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｒｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｃａｌｉｚｅｄｆｉｒｅ；ｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｗｈｏｌｅｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ－ｓｅａｒｃｈ＊收稿日期：２０１３－０５－１０；修回日期：２０１４－０４－２６基金项目：国家

8、自然科学基金项目（５０９０８００６、５１２７８５１６）资助作者简介：陈适才（１９７９－），男，副教授，博士。主要从事结构抗火研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｓｃ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ１１４防灾减灾工程学报第３５卷引言１试验设计许多学者对钢结构单个构件及框架的抗火性能１．１试验模型及安装［１－４］开展了较多的试验研究，有的进一步采用火灾试采用４个平面钢框架结构对火灾作用下中柱和验来揭示结构中约束构件受热时的火灾反应规律和边柱的初始破坏形态进行试验研究，试验１、２模拟