大空間建筑網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實用抗火設(shè)計方法.pdf

1、大空間建筑作為公共建筑廣泛應(yīng)用的一種空間形式，其建筑骨骼——結(jié)構(gòu)在火災(zāi)作用下的安全性是結(jié)構(gòu)工程師必須考慮的問題。，應(yīng)確定火災(zāi)作用中表征能量輸出的溫度場(非定場)。然后再。目前，國內(nèi)外對這兩方面的研究或為空白或相當(dāng)粗略。本文首先是研究用于大空間結(jié)構(gòu)整體抗火計算與分析的溫度場，提出大空間建筑火災(zāi)中空氣升溫的實用計算式;然后在實用計算式確定的空氣升溫條件下，得出有防火保護(hù)和無防火保護(hù)的鋼構(gòu)件升溫簡化計算方法，同時考慮火焰輻射引起的局部鋼構(gòu)件升

2、溫：由于鋼構(gòu)件的升溫將導(dǎo)致鋼材的材料性能變化和被約束構(gòu)件的附加溫度內(nèi)力產(chǎn)生。因此，最后分析大空間建筑結(jié)構(gòu)之一的正放四角錐網(wǎng)架在設(shè)定火災(zāi)作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，最終得到網(wǎng)架的實用抗火設(shè)計方法。具體的研究上作包括如下幾個方面: 一、收集國內(nèi)外對火災(zāi)特性的研究成果，充分認(rèn)識火災(zāi)中空氣升溫的機理，確定用數(shù)值模擬方法預(yù)測建筑火災(zāi)中空氣升溫的溫度場。 二、確定大空間建筑火災(zāi)空氣升溫影響參數(shù)的定性變化規(guī)律，根據(jù)該參數(shù)變化規(guī)律，設(shè)計火災(zāi)場景，

3、基于FDS非商業(yè)(美國NIST于2002年研發(fā))火災(zāi)模擬計算機程序進(jìn)行數(shù)值模擬實驗。 三、在對大空間建筑火災(zāi)中空氣升溫影響參數(shù)分析基礎(chǔ)上，提出大空間建筑火火中空氣升溫曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在大量數(shù)值模擬實驗基礎(chǔ)上，同歸數(shù)學(xué)表達(dá)式中各項系數(shù)，得出實用大空間建筑火災(zāi)中空氣升溫計算分式。填補了目前研究中僅有小室火災(zāi)升溫曲線。而無人空間建筑火災(zāi)升溫曲線的空白。 四，對于集總熱容法建立鋼構(gòu)件的熱平衡方程一般采用增量法求解的鋼構(gòu)件升溫計

4、算方法作進(jìn)一步簡化。將大空間建筑火災(zāi)下空氣升溫的實用計算方式導(dǎo)入基于集總熱容法的鋼構(gòu)件熱平衡方程，并對熱平衡方程中各參數(shù)進(jìn)行回歸分析。得出有防火保護(hù)和無防火保護(hù)鋼構(gòu)件升溫的簡化計算方法。避免用增量法求解熱平衡方程的繁瑣。 五、根據(jù)火焰的熱物性(角系數(shù)、黑度)鋼構(gòu)件有效輻射表面系數(shù)概念，對集中熱容法建立鋼構(gòu)件熱平衡方程進(jìn)行改進(jìn)。通過對熱平衡方程中的參數(shù)分析，提出不需考慮火焰輻射對鋼構(gòu)件升溫影響的條件。在滿足鋼構(gòu)件升溫計算精度條件下

5、，簡化鋼構(gòu)件升溫計算。 六、基于通用有限元程序ANSYS對正放四角錐網(wǎng)架在恒載加溫條件下的非線性結(jié)構(gòu)(幾何非線性，材料非線性)反應(yīng)進(jìn)行分析，模擬了在均勻溫度場和非均勻溫度場中，恒定加載下不同幾何特性的正放四角錐網(wǎng)架整體結(jié)構(gòu)反應(yīng)，得到不同的參數(shù)條件下的正放四角錐網(wǎng)架在火災(zāi)中構(gòu)件穩(wěn)定破壞的臨界溫度Tcr0和整體結(jié)構(gòu)喪失承載能力的臨界溫度Tcr。 七、用有限元程序ANSYS進(jìn)行網(wǎng)架在火災(zāi)中的結(jié)構(gòu)全過程反應(yīng)分析，得到不同參數(shù)條件