火灾作用下轻型钢构件(结构)温度场类相似理论研究

基于传热学理论,对火灾作用下轻型钢构件(结构)的温度场类相似理论进行了研究,提出了简化后的实验模型炉内升温曲线表达式,并对表达式进行了数值模拟与实验验证,同时对有、无非膨胀型防火涂料保护的轻型钢构件(结构)温度场类相似理论影响因素进行了对比研究。结果表明:采用理论推导出时间相似常数为1的实验模型炉内升温曲线表达式,可使实验模型温度与ISO834标准升温曲线作用下的原型结构温度相同,即火灾作用下轻型钢构件(结构)温度场类相似理论成立;实验模型炉温与钢材密度、比热成负相关关系,与比表面积、尺寸相似常数成正相关关系,对于非膨胀型防火涂料保护的轻型钢构件(结构)来说,还与涂料热阻成负相关关系,与涂料厚度相似常数成正相关关系。

无防火保护钢结构耐火试验的相似理论研究

原型钢结构耐火试验能够较为真实地反映构件在高温下的力学性能,但由于耐火试验炉普遍较小、试验费用较高等原因,一般难以基于整体结构进行结构耐火试验。若要突破结构耐火试验研究的瓶颈、基于部件或整体结构进行试验,其关键是缩尺模型耐火试验的相似理论研究。本文基于传热学与相似理论的研究基础,根据热传导、热对流和热辐射建立温度场相似理论,并在温度场相似的基础上建立热力耦合作用相似理论使模型耐火试验能够较好地反应原型结构的耐火性能,最后通过有限元模拟对上述理论进行验证。结果表明,本文提出的相似理论在无防火保护钢结构耐火试验中具有较高的准确性。