针对钢构件上防火涂料破损长度的预测

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1、第１５卷第５期建筑钢结构进展Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．５２０１３年１０月ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＳｔｅｅｌＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＯｃｔ．２０１３钢构件上防火涂料破损长度的预测王卫永１，李国强２，于宝林３（１．重庆大学土木工程学院，重庆４０００４５；２．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２；３．密歇根州立大学土木与环境工程系，美国密歇根州４８８２４）摘要：为了提高钢结构的抗火性能，通常采用喷涂防火涂料的方法。防火涂料是脆性材料，在外力作用下容易破坏。为了预测钢构件上防火涂料在外力作用下的破损，采用３Ｄ和２Ｄ有限元模型对防火涂料和钢构件之间的层间应力进行了分析，得到了层间正应力

2、和层间剪应力沿构件长度和宽度的分布规律，并采用弹性方法进行了验证，结果吻合较好。引入防火涂料破损的最大强度破坏准则和能量破坏准则对钢构件在弯剪作用下的破损长度进行了预测，并对影响防火涂料破损长度的参数进行了分析。研究表明：２Ｄ有限元可以准确地预测防火涂料和钢构件之间的层间应力，使用两种破坏准则预测得到的破损长度基本一样。荷载比越大，防火涂料破损长度越长；防火涂料越厚，破损长度也越长。关键词：防火涂料；破损长度；有限元分析；层间应力中图分类号：ＴＵ３９１，ＴＵ５４５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９３７９（２０１３）０５－００２９－０６ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＤａｍａｇｅＬｅｎｇｔｈｏｆＦｉ

3、ｒｅｐｒｏｏｆＣｏａｔｉｎｇｏｎＳｔｅｅｌＭｅｍｂｅｒｓ１，犔犐犌狌狅狇犻犪狀犵２，犢犝犅犪狅犾犻狀犠犃犖犌犠犲犻狔狅狀犵（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｃｈｉｇａｎＳｔａｔｅＵｎｉｖｅｒｓ

4、ｉｔｙ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ４８８２４，ＵＳＡ）ＷＡＮＧＷｅｉｙｏｎｇ：ｗｙｗａｎｇ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｉｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｃｏａｔｉｎｇｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｏｎｓｔｅｅｌｍｅｍｂｅｒｓ．Ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｃｏａｔｉｎｇｉｓｆｒａｇｉｌｅａｎｄｅａｓｉｌｙｄａｍａｇｅｄｂｙａｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｍｐａｃｔ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌｐｌａｔｅａｎｄｃｏａｔｉｎｇｕｎｄｅｒｅｘｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏ

5、ｕｇｈ３Ｄａｎｄ２Ｄｍｏｄｅｌｓｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｖｅｌｏｆｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｌｏｎｇｔｈｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｓｔｅｅｌｍｅｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｅｌａｓｔｉｃｔｈｅｏｒｙｍｅｔｈｏｄａｎｄａｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄ．Ｔｗｏｄａｍａｇｅｃｒｉｔｅｒｉａ，ｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ，ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ

6、ｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｎｇｔｈｏｆｃｏａｔｉｎｇｕｎｄｅｒｍｏｍｅｎｔａｎｄｓｈｅａｒｆｏｒｃｅ．Ａｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｙｗａｓａｌｓｏｐｅｒｆｏｒｍｅｄｏｎｔｗｏｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈｈａｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｎｇｔｈｏｆｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ２Ｄｍｏｄｅｌｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｔｉｎｇａｎｄｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎ．Ｔｈｅｒｅｉｓｏｎｌｙｍｉｎｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｎｇｔｈｐｒｅｄｉ

7、ｃｔｉｏｎｓｂｙｔｗｏｃｒｉｔｅｒｉａ．Ｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｌｏａｄｒａｔｉｏａｎｄｃｏａｔｉｎｇｄｅｐｔｈ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｃｏａｔｉｎｇ；ｄａｍａｇｅｌｅｎｇｔｈ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒｓｔｒｅｓｓ钢结构建筑不耐火，无防火保护的钢结构在火灾下构件表面喷涂防火涂料。目前常用的防火涂