Page 28 - 电力与能源2022年第三期
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2 1 8 汪 洋, 等: 110kV 变电站钢框架结构的抗火性能
匀在结构上所产生的热应力 [ 10 ] 。本文使用间接
耦合方法进行建模计算, 具体的建模思路如图 2
所示。
图 5 比热容随温度的变化
图 2 ANSYS热 - 结构耦合计算思路
2.1 材料参数选取
钢结构抗火计算相关性能主要有二个方面:
一是高温下钢材的热物理特性, 主要用于钢结构
( 构件) 内温度场的计算, 具体包括高温下钢材的
导热系数、 比热容、 密度等; 二是高温下钢材的力
学性能, 主要用于高温下钢结构的内力计算、 承载
力验算以及变形计算, 具体包括钢材的热膨胀性 图 6 弹性模量随温度的变化
能、 强度、 弹性模量、 应力 - 应变本构关系及松弛与
蠕变效应等 [ 11 ] 。参数选择参考了相关规范, 具体
取值见图 3~7 ( 未考虑钢材的蠕变效应)。
图 7 应力 - 应变曲线随温度的变化
2.2 结构模型
本研究选取整体钢框架最右侧一榀平面结构
为一个 2 层 4 跨连续钢框架, 一层高 4.5m , 二层
图 3 热膨胀系数随温度的变化
高 8m , 柱间距从左至右分别为 5 , 5 , 5.5 , 3.5m 。
梁柱尺寸如前述, 具体尺寸如表 2 所示。
表 2 模型尺寸
名称 尺寸 / mm 钢材
柱 HW400×400×13×21 Q345
梁 HM488×300×11×18 Q345
防火间具有防止火灾蔓延和隔绝热量传递的
作用, 仅防火间内部的结构件会有明显的温度上
升。为了能准确模拟截面的非均匀温度分布和捕
捉局部屈曲等现象, 构成防火间的梁和柱将采用
图 4 热传导系数随温度的变化 SOLID70 单 元 用 于 传 热 分 析, 采 用 与 SOLID70
单元相对应的 SOLID45 单元用于结构分析。模
