火災(zāi)條件下冷彎薄壁型鋼樓板體系的耐火性能

楊成，羅浪，宋謙益

(1.西南交通大學(xué) a.陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實驗室；b.土木工程學(xué)院,成都 610031；2.中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，成都 610041)

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)作為一種裝配式鋼結(jié)構(gòu)，主要通過自攻螺釘將冷彎薄壁型鋼骨架連接成框架，并在框架一側(cè)或兩側(cè)覆以結(jié)構(gòu)板材形成墻體、樓板等受力構(gòu)件。并在結(jié)構(gòu)構(gòu)件基體外再覆以石膏板、玻鎂板等具備防火、隔聲、裝飾等性能的建筑板材，以滿足建筑結(jié)構(gòu)的功能性需求。鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的強(qiáng)度和剛度衰退非常顯著[1-2]，冷彎薄壁型鋼樓板作為該結(jié)構(gòu)體系中重要的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其耐火性能得到日益關(guān)注[3-5]。

其他國家開展冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗研究[6-8]已積累了一定的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，而中國的試驗研究[9-11]相對有限。相比火災(zāi)試驗耗資大、耗時長，數(shù)值分析提供了更便捷的方式以了解其在火災(zāi)下的溫度分布[12-15]和結(jié)構(gòu)性能[16]。Keerthan等[17]利用SAFIR進(jìn)行了冷彎薄壁型鋼墻體的二維瞬態(tài)傳熱模擬。Feng等[12]利用ABAQUS對冷彎薄壁型鋼墻體截面建立了二維傳熱模型。Baleshan等[18]和Jatheeshan等[19]使用簡化的線性溫度分布對火災(zāi)下冷彎薄壁型鋼托梁的結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行了模擬。

1 三維傳熱模型

1.1 模型的建立

以Baleshan等[8]的試件為分析對象，利用有限元分析平臺ABAQUS建立兩個2 400 mm×2 100 mm(長×寬)的冷彎薄壁型鋼樓板模型，包括4根鋼托梁和兩根導(dǎo)軌組成的鋼骨架以及受火側(cè)、背火側(cè)板材。所用冷彎薄壁型鋼的鋼材等級為G500，采用C型截面鋼(托梁C180 mm×40 mm×15 mm×1.15 mm，腹板高度h×翼緣寬度b×卷邊寬度a×厚度t)及U型截面鋼(導(dǎo)軌U182 mm×50 mm×1.15 mm，h×b×t)，鋼托梁(J1、J2、J3、J4)之間間距S均為600 mm。……