钢筋混凝土框架结构火灾试验的相似理论数值模拟验证

李绮玉，张海燕

（华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广州 510640）

相似理论是指导结构模型试验的基础理论，已广泛应用于结构静力试验、抗震试验和风洞试验等［1-2］，但是在结构火灾试验中却鲜有应用.目前，结构火灾试验主要针对独立的单根足尺构件，无法体现实际火灾中结构构件之间的相互作用以及结构整体的耐火性能.由于耐火实验炉的尺寸限制，要将结构抗火领域的研究从构件层次向结构层次推进，开展缩尺模型试验是必经之路，而相似理论是由模型试验结果预测原型性能的依据.

早在1954年，McGuire［3］就对不同比例试件间的热传导关系进行了探究，他认为原型和模型在相对应位置达到相同温度所需时间与几何比例平方成正比（即tm=s2tp，s为模型尺寸与原型尺寸之比，t为受火时间，下标p和m分别表示原型和模型）.1975年，McGuire［4］根据以往的试验和分析结果，将时间相似关系由几何比例平方改成1.6次方（s1.6）.与McGuire早期的研究结论相似，Ng等［5］在1990年运用量纲分析法亦推导得到原型与模型在相对应位置达到相同温度（温度场相似）所需的时间成几何比例平方关系（s2），并通过开展1/2.23比例和1/3比例的钢筋混凝土模型柱的明火试验进行验证，但遗憾的是1/3比例柱的炉温控制难以实现相似条件，导致试验结果不佳.之后，O’connor等［6-9］开展了关于缩尺模型明火试验方法的研究，并提出三种确定模型试验升温曲线的方法，即热辐射模型、热对流模型及混合模型.基于O’connor的理……