Page 30 - 电力与能源2022年第三期

2 2 0 汪 洋, 等: 110kV 变电站钢框架结构的抗火性能

曲线工况下, 无防火保护结构钢构件在受火30min
后的理论最高温度为 829.6 ℃ 。可见钢框架在受
火 30min 时 的 最 高 温 度 与 理 论 最 高 温 度 偏 差 在
3.2%左右, 基本满足要求。不同受火位置温度曲
线如图14所示。

图 14 一层边缘房间受火时不同受火位置的温度曲线
由图 14 可知, 受火的腹板与下翼缘温度变化
趋势相似, 其中腹板温度略高于下翼缘, 最终在
30min 时, 腹板温度高于下翼缘40 ℃ 。在非受火
的上翼缘, 其温度上升主要来源于热传导及热对
流, 因此 温 度 明 显 低 于 受 火 区 域, 最 终 温 度 为

702 ℃ , 与最高区域温度相差 100 ℃ 。
由图 13 结构钢框架的温度云图也可以看出,
在距离受火区域较远的梁柱构件, 其温度升高速
度较慢, 尤其是二层梁柱等位置, 其梁柱构件温度
基本始终保持初始值, 且结构的最低温度也在这
片区域范围内。这是因为非散热面构件的热能是
通过与温度较高散热面构件之间的热传递作用获
得的, 并且热传递所传输的能量多少会随着传递
路径的增加而衰减。因此, 距离受火区较远构件
的温度基本保持常温状态。
3.1.2 一层边缘及中间房间同时受火
考虑两间相邻房 间 同 时 受 火, 使 用 ANSYS
软件进行热分析, 得出每个荷载步( 时间) 下钢框
架沿截面和长度范围内各个点的温度。钢框架相
应时刻的温度云图如图 15 所示。不同受火位置
图 13 一层边缘房间受火时钢框架不同时刻的温度云图
的温度曲线如图 16 所示。
由图 13 可知, 一层边缘房间受火, 随着受火 由图 16 可知, 受火的右侧梁跨中下翼缘及腹
时间的延长, 结构钢框架的局部构件温度持续增 板的温度变化与单间受火情况的温度变化规律一
长, 当受火时间为 10min 时, 钢框架构件的最高 致, 且同时刻腹板温度都略高于中下翼缘温度, 在
温度达到 530.5 ℃ , 在 20min 时, 构件最高温度 受火 30 min 后腹板温度 798 ℃ , 中下翼缘温度
达到 722.34 ℃ , 在受火时间到达30min时, 构件 782 ℃ , 相差 16 ℃ 。受火的公共 梁 柱 顶 部 与 侧

的 局 部 最 高 温 度 已 经 达 到 802.39 ℃ 。 GB 柱中点的温度均随着受火时间的延长稳步上升,
50017 — 2017 《 钢 结 构 设 计 标 准》 和 GB51249 — 20min时梁柱顶部温度为 475 ℃ , 侧柱中点位置
2017 《 建筑钢结构防火技术规范》 要求在标准升温 温度 568 ℃ 。