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摘要
在大空间建筑火灾中，由于热空气的上升，在纵向空间上的温度分布常常是不均匀的，上部的温度会远远高于下部的温度。该现象在火灾的轰燃发生后是十分显著的。在钢柱的抗火设计中考虑纵向温度的不均匀分布不仅符合实际情况，也更符合基于性能化的抗火设计理念。本文先以无端部约束钢柱为研究对象并假定其横截面上的温度均匀分布，基于能量法推导了其在一般场模型火灾条件下的弹性屈曲荷载；然后在简化的双区域火灾模型条件下，分别基于平衡微分方程以及能量法推导其弹性屈曲荷载，并采用数值分析对推导结果进行验证。发现基于平衡微分方程推导的精确解相较于数值模拟结果，误差均小于3%，而基于能量法推导的结果则在部分情况下显著偏大。此外研究结果表明如果忽略温度的纵向不均匀分布，对于受热长度与非受热长度等长的钢柱，其弹性临界荷载会被严重低估，甚至达到约37%。最后，考虑柱端轴向约束的作用，本文给出了不均匀温度分布条件下约束柱的弹性屈曲荷载计算方法。
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单位重庆大学; 土木工程学院
