火灾爆炸作用下轻钢柱破坏影响因素分析

摘要

当遇到高温作用时,易燃易爆材料极容易发生爆炸,即火灾爆炸。在高温作用下轻钢柱的强度会明显降低,如果此时遇到爆炸冲击作用,极易造成严重破坏甚至引起整个轻钢结构的倒塌。目前,火灾爆炸作用下轻钢结构的动力响应及破坏模式通常以数值分析为主。在分析中考虑了不同火灾温度下施加高速冲击荷载,并考虑不同“比例距离”,不同支座形式,不同轴压比及不同柱高等参数对轻钢柱破坏模式的影响。通过有限元软件ANSYS／LS-DYNA进行非线性有限元分析,并采用欧洲规范3(EUROCODE3)推荐的不同温度下的钢材本构关系,考虑应变率效应及Cowper-Symonds准则。结果表明：高温下发生爆炸时轻钢柱破坏要比常温下严重得多,且温度越高影响越大;相同支座形式下,“比例距离”越小,轻钢柱破坏越严重;支座形式不同轻钢柱破坏模式亦不同。典型的破坏包括：两端固接轻钢柱破坏形式为直剪破坏;柱底端固接柱顶铰接时轻钢柱破坏形式为弯剪破坏：两端铰接轻钢柱跨中受弯破坏。本文数值分析方法及结果将为进一步建立轻钢柱在高温与爆炸荷载作用下损伤评估方法奠定基础。