輕鋼組合構(gòu)件火災(zāi)及板材熱物理試驗(yàn)和高溫?cái)?shù)值模擬研究.pdf

1、輕鋼組合構(gòu)件由冷成型鋼骨架和覆面板材組成，與傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)相比，輕鋼結(jié)構(gòu)體系具有建筑空間布置靈活、抗震性好、施工方便、綜合經(jīng)濟(jì)效益好、可實(shí)現(xiàn)住宅建設(shè)的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化等特點(diǎn)。多層輕鋼房屋建筑是符合我國(guó)國(guó)情的首要選擇，輕鋼組合結(jié)構(gòu)由低層向多層發(fā)展過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)抗火性能提出更高要求。本文圍繞輕鋼組合構(gòu)件抗火性能研究進(jìn)行了幾種板材導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量以補(bǔ)充完善常用板材的熱物理性能參數(shù)、多種新型構(gòu)造和材料的輕鋼組合構(gòu)件火災(zāi)試驗(yàn)、輕鋼組合構(gòu)件二維瞬態(tài)傳熱數(shù)值模

2、擬。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.將石膏板、玻鎂板、ALC板三種板材置于電爐內(nèi)經(jīng)過(guò)不同溫度（室溫到900℃）和不等時(shí)間（10小時(shí)到1小時(shí)）的高溫處理，冷卻后在室溫條件下采用Hot Disk熱常數(shù)分析儀分別測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)，并與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)所測(cè)數(shù)據(jù)以及理論修正數(shù)據(jù)對(duì)比。結(jié)果表明:本文選用試驗(yàn)方法可以有效測(cè)出石膏板、玻鎂板不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，而ALC板由于孔隙較多、表面比較粗糙等原因，所測(cè)高溫階段導(dǎo)熱系數(shù)始終較小，說(shuō)明本文選用方法對(duì)于孔隙

3、率高、表面不光滑的材料不適用。
　　2.設(shè)計(jì)并完成18個(gè)不同構(gòu)造形式的輕鋼組合構(gòu)件火災(zāi)試驗(yàn)。試件設(shè)計(jì)考慮龍骨存在影響、石膏板、波特板、ALC板、OSB板等多種板材類型以及不同層數(shù)、巖棉和硅酸鋁棉等兩種填充材料，空腔填充和外填充等兩種填充方式。通過(guò)試驗(yàn)得到各試件溫度場(chǎng)分布、跨中及1/4跨撓度、耐火時(shí)間和破壞模式等。試驗(yàn)結(jié)果表明:硅酸鋁棉隔熱效果優(yōu)于巖棉，外填充防火棉隔熱效果優(yōu)于空腔填充，而空腔填充防火棉效果與輕鋼龍骨腹板高度呈正相關(guān)

4、關(guān)系;波特板高溫易開裂，高溫狀態(tài)能保持一定剛度而不至脫落，與石膏板組合試件耐火時(shí)間較長(zhǎng);ALC板組合構(gòu)件耐火時(shí)間均在2小時(shí)以上，體現(xiàn)出優(yōu)異的耐火性能，而OSB板在試驗(yàn)中易被點(diǎn)燃而出現(xiàn)明火，工程實(shí)踐中可能會(huì)加重火災(zāi)損害。
　　3.利用ABAQUS軟件建立組合構(gòu)件二維瞬態(tài)傳熱數(shù)值模型。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)板材設(shè)置合理的脫落溫度，使用本文試驗(yàn)所得板材導(dǎo)熱系數(shù)以及已有材料熱物理參數(shù)修正數(shù)據(jù)，考慮板材邊界熱對(duì)流和熱輻射以及板材內(nèi)部的熱傳導(dǎo)作用、空