油池火作用下钢管混凝土柱的温度场分布研究

摘要

随着现代建筑的不断发展，建筑结构越来越复杂多样化，对建筑材料与结构的要求越来越高，因此钢管混凝土柱应运而生，由于其优越的性能，在建筑结构中应用越来越广泛。因此，在研究建筑火灾中，对火灾作用下的钢管混凝土柱的热行为研究具有重大意义。本文的主要研究内容是油池火作用下及作用后钢管混凝土柱的温度场分布。
　　本文在ISO9705实验平台上开展了钢管混凝土柱温度场分布的实验研究工作，分别在开敞空间条件下与标准燃烧室受限空间条件下，以正庚烷为燃料，通过改变油盘尺寸与燃料质量来模拟不同的火灾场景，钢管混凝土柱受火方式为四面受火，对不同火灾场景下的钢管混凝土柱的三维温度场进行分析，研究得到不同工况条件下油池火作用下及作用后钢管混凝土柱温度场分布规律。
　　论文首先以开敞空间，油盘尺寸为60cm×60cm，正庚烷质量为10kg的实验工况HS3的实验结果为例，对钢管混凝土柱横截面、表面纵向和核心混凝土纵向的温度分布规律进行了分析。在开敞空间条件下，对不同油池火作用下钢管混凝土柱温度场分布的实验研究，油池火油盘尺寸的大小分别为40cm×40cm、50cm×50cm、60cm×60cm、70cm×70cm、80cm×80cm，燃料质量分别为10kg、15kg、20kg，对这几种实验工况下的实验结果进行对比分析，从火灾动力学因素分析，分别研究热释放速率、火场持续时间对钢管混凝土柱温度场的影响。
　　对开敞空间与受限空间条件下，钢管混凝土柱温度场分布的对比研究，分别在开敞空间与受限空间条件下，火场环境的油池火分别为油盘尺寸40cm×40cm、60cm×60cm、80cm×80cm，燃料质量均为10kg，从热量传递方式和受限空间燃烧特点两个角度出发，研究受限空间对热反馈的促进作用与通风的抑制作用对钢管混凝土柱温度场分布的影响。
　　研究结果表明，钢管混凝土柱纵向温度分布与横向温度分布一样都存在明显的温度梯度;钢管混凝土柱表面温度变化受火场热释放速率影响较大，而内部混凝土的温度变化则主要受火场持续时间的影响，混凝土的最大温差达到110℃;受限空间与开敞空间下的钢管混凝土柱的温度变化差异明显，且其差异与火源的热释放速率以及热烟气层有关。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 火灾的危害

1．1．2 钢管混凝土柱的概念、特点、发展与应用

1．2 研究现状

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 目前研究的不足之处

1．3 研究内容

1．4 章节安排

第二章 实验设计

2．1 实验概况

2．1．1 试件设计与加工

2．1．2 实验装置

2．1．3 实验测量装置

2．2 实验设计

2．2．1 开敞空间条件下实验设计思路

2．2．2 受限空间与开敞空间的对比实验设计思路

2．3 实验结果分析理论基础

2．3．1 钢管混凝土柱的热量传递方式

2．3．2 受限空间内油池火的燃烧特点

2．3．3 火灾动力学参数

2．4 本章小结

第三章 开敞空间条件下钢管混凝土柱的温度场分析

3．1 钢管混凝土柱温度场分布研究

3．1．1 钢管混凝土柱横截面温度分布

3．1．2 钢管混凝土柱纵向温度分布

3．2 火源对钢管混凝土柱温度场的影响

3．2．1 不同油盘尺寸的油池火对钢管混凝土柱温度场的影响

3．2．2 不同燃料质量的油池火对钢管混凝土柱温度场的影响

3．3 钢管混凝土柱升温与降温的行为变化差异

3．4 本章小结

第四章 受限空间条件下钢管混凝土柱的温度场分析

4．1 受限空间条件下的火灾场景

4．2 受限空间条件下钢管混凝土柱温度场分析

4．2．1 钢管混凝土柱横截面温度分布

4．2．2 钢管表面纵向温度分布

4．2．3 核心混凝土纵向温度分布

4．3 受限空间与开敞空间钢管混凝土柱的温度场对比

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文