非均匀火灾作用下方钢管混凝土柱受力机理研究

对单面、相对两面、三面及四面火灾作用下方钢管混凝土柱截面的典型温度场及其分布规律进行分析，研究方钢管混凝土柱轴向/侧向变形-时间关系曲线，得到不同受火条件对方钢管混凝土柱抗火性能的影响规律。结果表明，相对两面和四面受火的柱截面温度场双轴对称，因而截面材料强度场、温度应变、温度应力也呈双轴对称分布，柱受力机理与常温情况下类似；对于单面和三面受火情况，由于柱截面温度场单轴对称，使得柱受力模式与常温情况不同，受火过程中柱先弯向受火侧，然后弯向背火侧。与温度梯度产生的非均匀的温度变形和材料强度偏心相比，受火面的多少在更大程度上决定了试件的抗火性能，即在绝大多数情况下，四面受火、三面受火、相对两面受火及单面受火的方钢管混凝土柱的耐火极限依次增大。但在某些特殊情况（如长细比λ<30）下，三面受火的方钢管混凝土柱的耐火极限可能小于其四面受火情况，此时如按四面受火对方钢管混凝土柱进行抗火设计，将存在安全隐患。