火災高溫作用下鋼框架結構倒塌行為研究.pdf

1、隨著“9.11”事件中世貿雙塔的倒塌，在世界范圍內引發(fā)了對火災作用下結構連續(xù)性倒塌問題的廣泛關注。由于鋼結構相對混凝土結構更易在火災高溫作用下發(fā)生破壞，且破壞一旦發(fā)生后果就比較嚴重，所以鋼結構在火災作用下的倒塌破壞和失效分析更是成為研究的重點。
　　為了最大限度的降低火災對鋼結構帶來的危害，減少鋼結構倒塌和失效帶來的人員和財產損失，研究人員必須首先對鋼結構的受火失效過程充分了解，并能準確評估出結構在火災作用下是否會發(fā)生失效破壞以及

2、破壞達到的程度。目前，由于對整體結構進行火災試驗耗資巨大，且會造成資源的大量浪費，所以試驗研究多集中在單獨的構件方面，包括梁、柱、板以及剪力墻等。這就使得通過理論分析以及數值模擬的方式對整體結構進行火災作用下的失效過程分析顯得尤為重要。
　　本論文針對鋼框架結構在火災高溫作用下的結構響應展開了一系列的理論分析和數值模擬，研究主要包括以下幾方面的內容：
　?。?）對現有文獻中給出的結構連續(xù)倒塌設計方法（包括拉結力法和改變路徑法

3、）進行歸納。給出拉結力法荷載和抗力系數、樓板荷載以及拉結強度的確定方法；改變路徑法關鍵構件的選取原則、荷載的組合形式、結構的破壞限度以及驗收標準。同時，對國內外在高溫下鋼材的熱和力學性能方面取得的研究成果進行了匯總；
　?。?）基于連續(xù)性理論，采用轉換矩陣法，推導出鋼框架-剪力墻結構隨溫度的升高其內力和變形的計算公式，并通過MATLAB編程予以實現。通過對一榀四層四跨的鋼框架-混凝土剪力墻結構進行受火分析，將推導公式的計算結果和有

4、限元的分析結果進行比較，互為驗證；
　　（3）基于 APM，通過時間歷史分析函數在結構中引入初始破壞，在給出構件受損傷失效后結構動力響應的同時，對結構在火災次生災害作用下的失效全過程進行了分析，并給出受損傷結構在火災高溫作用下的破壞形式以及安全逃生時間；
　　（4）通過對受損傷結構和完整結構在火災高溫作用下的失效過程進行對比分析，研究初始破壞對結構火災高溫行為的影響。通過比較不同火災環(huán)境以及火災位置下的結構響應，研究初始升溫