火灾下带肋薄壁钢管混凝土柱温度场计算：影响与隔热效果

本文主要探讨了在火灾条件下，带肋薄壁方钢管混凝土柱的温度场计算方法，特别是在考虑水分对混凝土热工性能影响的前提下。作者郑永乾基于福建工程学院土木工程系的研究，利用有限元法开发了一个专门的计算程序，该程序能够精确模拟火灾情境下这种特殊结构的温度分布。 有限元法是一种数值分析技术，通过将复杂问题分解为许多简单的单元来求解，这在处理火灾下热量传输这类非线性问题上尤其有效。在计算过程中，作者注意到了水分对混凝土导热系数的影响，这是实际工程环境中常常被忽视但至关重要的因素。水分的存在会降低混凝土的绝热性能，使得温度上升更为显著。 研究结果显示，带肋设计的柱子相比于无肋结构，其内部的热传导速度有所加快，因为肋骨可以提供更多的热传递路径。这意味着热量在柱体中的传播更为迅速，可能对建筑结构的稳定性产生负面影响。同时，对比不同保护层材料，如防火涂料与水泥砂浆，实验数据表明防火涂料的隔热性能更优，能够在一定程度上延缓热量传递，从而减小温度升高。 值得注意的是，考虑到水分的影响，柱子各部分的升温速度和幅度会有差异。在升温较慢的区域，如保护层下方，最大温差可以高达86℃，这凸显了在设计此类建筑结构时考虑水分因素的必要性。这些发现对于建筑设计、火灾防护材料选择以及结构耐火性能评估具有实际指导意义。 本研究不仅提供了火灾下带肋薄壁方钢管混凝土柱温度场计算的实用工具，还揭示了水分对混凝土热性能的显著影响，为防火设计和消防安全提供了科学依据。这对于保障建筑在火灾情况下的安全性能，提升建筑物的生命安全具有重要的学术价值和实际应用价值。