考虑中低温区木材强度劣化的胶合木柱抗火设计方法

摘要

本发明公开了考虑中低温区木材强度劣化的胶合木柱抗火设计方法，属于抗火设计领域。该方法包括以下步骤：胶合木柱横截面有限元热传递分析，用于获取在国际标准ISO834规定的标准火灾升温条件下胶合木柱横截面温度场分布；根据木材木质素受热特性，建立木材高温顺纹相对抗压强度多阶梯简化模型，确定胶合木柱横截面的等效截面；确定胶合木柱承载力，进行胶合木柱的抗火性能分析和设计。本发明通过建立木材高温顺纹相对抗压强度多阶梯简化模型和胶合木柱横截面温度场分布，以及受火过程中胶合木柱横截面的等效截面，提出了考虑中低温区木材强度劣化的胶合木柱抗火设计方法；同时，还实现对胶合木柱耐火极限的预估。

主权项

考虑中低温区木材强度劣化的胶合木柱抗火设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过有限元分析软件确定胶合木柱横截面温度场分布；(2)基于步骤(1)的胶合木柱横截面温度场分布，根据木材木质素受热特性，建立木材高温顺纹相对抗压强度多阶梯简化模型，确定胶合木柱横截面的等效截面；本发明采用的木材高温顺纹相对抗压强度多阶梯简化模型表达如下：式中：f_RC(T)为在温度T时的木材顺纹相对抗压强度；根据上述木材高温顺纹相对抗压强度多阶梯简化模型，胶合木柱横截面的等效截面计算方法如下：A_eq＝(a_n+0.8a_mc+0.7a_dry+0.4a_th)(h_n+0.8h_mc+0.7h_dry+0.4h_th)式中：a_n为宽度方向的正常区域长度；a_mc为宽度方向受含水率影响的长度；a_dry为宽度方向干木区长度；a_th为宽度方向高温热解区长度；h_n为高度方向的正常区域长度；h_mc为高度方向受含水率影响的长度；h_dry为高度方向干木区长度；h_th为高度方向高温热解区长度；(3)基于所述步骤(2)中的等效截面计算结果，确定受火过程中胶合木柱的剩余承载力，根据胶合木柱的设计持载水平，预测耐火极限，实现受火过程中的胶合木柱抗火性能分析；胶合木柱剩余承载力计算公式如下：式中：为轴心受压构件稳定系数，A_eq为等效截面面积，f_c为实际所用木材的常温顺纹抗压强度；(4)基于所述步骤(3)中的胶合木柱剩余承载力，进行胶合木柱抗火性能设计。