空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗火性能分析研究.pdf

1、近年來,隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的顯著提高以及城市化進(jìn)程的加快,空間鋼結(jié)構(gòu)建筑在全國各地迅猛發(fā)展,滿足了當(dāng)代文化、經(jīng)濟(jì)需求的同時(shí)也帶來了一系列困擾。與其他建筑材料相比,鋼材耐熱不耐火,火災(zāi)高溫作用下喪失大部分強(qiáng)度,熱物理特性和力學(xué)性能顯著降低。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為空間鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式,桿件多,構(gòu)造受力復(fù)雜,而且使用功能及建筑美觀的特殊性需要,使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不易采取防火措施,無法按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),一旦發(fā)生火災(zāi),很難進(jìn)行救援且結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。因此,首

2、先需要對(duì)這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)體系的抗火性能進(jìn)行分析研究,形成完善的理論體系和數(shù)值計(jì)算方法,并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究,以指導(dǎo)其它新型復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)和分析。
　　 本文在總結(jié)國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)抗火研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,以某結(jié)構(gòu)的實(shí)際火災(zāi)為背景工程,結(jié)合理論分析、實(shí)際火災(zāi)場(chǎng)景整體數(shù)值模擬以及熱-結(jié)構(gòu)耦合分析等多種手段,探討分析空間溫度場(chǎng)分布影響因素、結(jié)構(gòu)桿件升溫的計(jì)算方法以及受火后結(jié)構(gòu)的變形和力學(xué)性能,以期能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的災(zāi)后修復(fù)以及火災(zāi)安全評(píng)估提供依

3、據(jù)。具體的研究?jī)?nèi)容分以下幾方面:(1)對(duì)火災(zāi)下空間建筑結(jié)構(gòu)的空氣升溫進(jìn)行了較為系統(tǒng)地分析研究。通過給出的火災(zāi)模型簡(jiǎn)化方法以及數(shù)值模擬方法,選用三維火災(zāi)場(chǎng)模擬軟件FDS對(duì)國內(nèi)某簡(jiǎn)單火災(zāi)試驗(yàn)的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證FDS模擬的相關(guān)性和可行性,并且探討分析影響空間溫度場(chǎng)分布的幾個(gè)因素。
　　 (2)理論分析結(jié)構(gòu)桿件的升溫。在已提出的空氣溫度場(chǎng)研究方法基礎(chǔ)上,基于火災(zāi)下空氣溫度場(chǎng)分布的理論以及傳熱學(xué)基本原理,并且考慮到采取防火保護(hù)鋼

4、構(gòu)件升溫的延遲性,對(duì)噴涂防火涂料的桿件進(jìn)行簡(jiǎn)化升溫計(jì)算,得到受火后構(gòu)件的溫度分布情況。
　　 (3)綜合國內(nèi)外對(duì)高溫下鋼材熱物理特性和力學(xué)性能的研究成果,通過分析比較選取適合本文工程的鋼材高溫性能參數(shù),明確背景工程中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受火狀態(tài)及受荷情況。
　　 (4)綜合上述理論和模擬研究成果,對(duì)背景工程中C區(qū)和D區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火性能分析研究。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果,建立整體模型對(duì)接近真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行模擬分析,研究C區(qū)及D區(qū)網(wǎng)架附