钢管混凝土柱梁穿筋节点的温度场分析

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1、低温建筑技术2016年第4期(总第214期)DOI：10．13905／j．enki．dwjz．2016．04．031钢管混凝土柱梁穿筋节点的温度场分析陈华伟，殷福新(大~tt'r大学建设工程学部土木工程学院，辽宁大连116024)【摘要】为研究钢管混凝土柱一工字钢梁穿筋节点的耐火极限，基于ABAQUS有限元分析软件分析了钢管混凝土柱梁穿筋节点的温度分布。并分析了有无钢筋、钢筋直径以及保护层厚度等参数的影响规律，分析证明，有无钢筋和保护层厚度是影响节点温度分布的主要因素，钢筋直径和构件尺寸影响较小。【关键词】方钢管混凝土结构；节点；温度场；ABAQUS【中图分类号】TU39

2、8【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2016)04-0084-03钢管混凝土结构中钢材和混凝土的协同作用使的密度分别取7850和2350kg／nl。；厚涂型钢结构防火其具有抗震性能良好、耐火性好及经济效益好等优保护涂料的比热容和密度分别取1047J／(kg·℃)和点，已广泛应用于多高层建筑和工业建筑中⋯，由于400kg／m。矩形钢管混凝土钢管外露，其抗火设计已成为工程实1．2热平衡方程定解条件践的关键问题之一。节点是框架结构受力关键部在火灾发生前，构件一般都处在环境温度状态分，准确的确定温度场是研究节点耐火性能的关键。下，初始条件可表示为：以往节点研究都集中

3、在柱贯通式节点的耐火性能分Tx，y，：．t0=7'o析，而对于梁贯通式节点研究甚少，本文就在确定了本文节点与热空气的边界条件考虑第三类边界材料的热学性质、边界条件和单元的基础上对钢管混条件，其余面为绝缘边界条件。凝土柱钢梁穿筋节点的温度场分布进行了分析。1．3火灾模型1方钢管混凝土柱一钢梁穿筋节点的温度场分析受火面按照ISO一834标准升温曲线进行升温，背1．1高温下材料的热工性能火面设置为常温，且升温前，整个试件都设置为常温，本文钢材和混凝土的导热系数采用TTLieL3提受火面对流系数取25W／(m·℃)，综合辐射系数出的热工系数。厚涂型钢结构防火保护涂料导热系取0．5

4、；斯蒂芬．玻尔兹曼常数or取5．67X10数为：A=0．116W／(m·℃)。本文钢材和混凝土的w／m·K；绝对零度T=一273K。比热容采用文献[4]的热工系数，并采用水分质量百1．4试验验证分比为5％的方法对其进行修正。本文钢材和混凝土算例来自吕学涛的s1和s5构件，S1三面受火，X300mm，构件按照混凝土材料标号分为三组，CFRP川建筑科学研究，2005，31(3)：45—47．布厚度为0．109mm，弹性模量为93GPa，实测抗拉强度[2]wuYufei，WangLeiming．Unifiedstren~hmodelforsquareandcircularcon

5、cretec~umnsconfinedbyexternaljacket[J]．Journal为2100MPa。分组及结果对比如表3所示。ofStructuralEngineering，ASCE，2009，135(3)：253—261．5结语[3]梁猛．CFRP约束混凝土圆柱强度及变形特性研究[D]．大(1)从本文有效约束应力表达式可以得出，针连：大连理工大学，2012．对混凝土矩形截面CFRP加固，在加固前事先做倒角[4]MiyauchiK，NishibyashiS，InoueS．Estimationofstrenhgthening处理能使CFRP约束性能得到更有效地发挥

6、，从而提EffectswithCarbonFiberSheetforConcreteColumn『J]．InPro—ceedingsoftheThirdInternationalSymposiumonNon—Metallic高其对混凝土的约束效果。FRPforConcreteStructures，Sapporo，Japan．1997：217—224．(2)本文峰值点计算模型综合考虑了截面形[5]苏骏，田乐松．碳纤维约束混凝方柱轴受压承载分析[J]．湖状、倒角半径对约束效果的影响，模型形式简洁，数据jE工业大学学报，2010，25(2)：89—91．对比表明本文理论模型的正

7、确性，说明本文所采用的分析模型和方法具有可行性。[收稿日期]2016—01-08[作者简介]王家圆(1990一)，男，山东潍坊人，硕士研究生，从事混凝土结构健康检测与加固工程方面研究。参考文献[1]敬登虎．FRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型[J]．四低温建筑技术2016年第4期(总第214期)由图6钢梁特征点温度时间曲线可知位于节点区2．4保护层厚度对温度场的影响域的B1截面温度整体上低于远离节点区域的B2截通过图l0比较不同保护层厚度特征点温度可知面温度。由于背火面不受火的原因，特征点1温度要在节点防火保护层厚度为0、1