Page 32 - 电力与能源2022年第三期
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2 2 2 汪 洋, 等: 110kV 变电站钢框架结构的抗火性能
关注。
由图 19 可知, 左 侧 一 层 柱 顶 从 升 温 开 始 至
23 min 水 平 位 移 直 线 增 加, 之 后 趋 于 稳 定,
30min时为 46.65mm 。梁跨中节点是向下竖向
位移最 大 的 位 置, 6 min 内 没 有 明 显 变 化, 6~
20min开始逐步增加, 20min后位移增加斜率增
大, 30min时位移值为 39.86 mm 。左侧边柱中
点是竖向位移向上的最大点, 为 7.11mm 。
3.3 火灾后钢框架结构性能评估
在火灾下, 结构的整体承载能力极限状态的
判别标准如下。
( 1 ) 结构丧失整体稳定性。
( 2 ) 结构达到不适合继续承载的整体变形。
图 18 不同工况下受火 30min后钢框架的力学性能 δ 1
其界限值可取为 ≤ , 对于整体变形, 跨中挠
h 50
度应满足δ<20mm 。
当一层边跨房间发生火灾时, 由温度 - 位移 -
时间关系可知, 当挠度为 20mm 时, 对应的时间
为21.6min , 此时的梁跨中温度约为 720 ℃ 。考
虑横向整体变形。由横向位移最大点的时间 - 位
移关系曲线可知, 当时间为 21.6min 时, 横向位
δ 43.6 1
移为 43.6mm , = < , 故横向位移不起
h 5500 50
控制作用。因此, 当火灾发生在框架结构的底层
边跨时, 耐火时间约为 21.6 min , 此时破坏时的
最高温度为 722.34 ℃ 。
当一层边跨及中间房间同时发生火灾时, 在
0~16.6 min 时, 水 平 位 移 不 断 增 大, 最 终 达 到
63mm ; 结构受火膨胀, 受火位置之上的结构柱竖
向 位 移 一 直 在 缓 慢 平 稳 增 加,最 大 值 为
31.37mm 。 梁跨中竖直向下的位移在 16 min 之
前较小, 16.6min 以后快速增加, 在 30min 达到
32.87mm 。平面外的位移在 20min 之前并不明
图 19 不同工况下受火 30min后钢框架不同位置的最大变形曲线 显, 20min以后发生剧烈变形, 在 20~30min 内
由图 18 可知, 当结构受火 30min 后, 受火区 快速产生 86.51 mm 的变形。当挠度为 20 mm
域的柱结构整体应力变大。从应力的发展过程来 时, 对应的时间为 23.3 min , 此时的梁跨中温度
看, 梁柱节点上部区域首先进入屈服, 随着温度不 约为642℃ , 此时结构已经出现平面外失稳情况,
断升高节点上进入屈服阶段的区域越来越多, 整 Z 向位移为 25mm 。
个过程中塑性区不断扩展。伴随着钢梁的失效,
4 结语
柱的应力普遍增大, 增长速度最快的是柱脚部分。
梁的跨中、 柱脚及梁柱连接节点区域都是火灾中 ( 1 )不同火源模式下, 结构不同位置的温度、
比较薄弱的环节, 它们的“ 薄弱” 是结构上受力和 变形、 力学性能明显不同, 其中, 梁跨中、 柱脚及梁
火灾 发 生 时 产 生 的 高 温 共 同 造 成 的, 需 要 重 点 ( 下转第 283 页)
