基于TVCC大樓火災超高層建筑中鋼結構損傷評估研究.pdf

1、鋼結構具有自重輕、強度高、占用面積小、抗震性能優(yōu)越、建筑施工周期短等一系列優(yōu)點，因而被廣泛的應用于超高層建筑中。然而，鋼材耐火性差，其力學性能對高溫較為敏感，一旦發(fā)生火災，結構承載能力在較短的時間內就能達到極限強度而發(fā)生破壞，甚至引發(fā)結構連續(xù)性倒塌。近些年來，超高層建筑火災事故呈現出多發(fā)性的特點，雖然大多數火災并未造成建筑倒塌，但由于其內部結構遭受了不同程度的損傷，進而影響到整個建筑結構的工作性能。因此，開展高層建筑物特別是對其鋼結構部

2、分火災損傷評估研究，對指導結構的修復加固及抗火設計具有重要的經濟和社會意義。
　　本文以TVCC火災案例為背景，選取TVCC主樓外部鋼網架結構、屋頂鋼桁架及鋼梁和壓型鋼板組合樓板結構為研究對象，通過采用現場調研檢測、室內試驗及數值模擬相結合的方法分別對兩類不同的鋼結構類型進行了損傷評估研究，建立了鋼結構火災評估的系統(tǒng)研究方法。主要成果有：
　?。?）鋼網架結構火災后損傷評級研究。針對TVCC外部網架結構，開展了火災現場調查、

3、現場檢測、鋼材及連接節(jié)點過火后力學性能試驗、典型損傷支座預埋節(jié)點過火力學性能試驗，在了解和掌握網架結構桿件材料、連接節(jié)點、支座過火后力學性能的基礎上，借鑒國內外鋼結構火災損傷評級標準，對其構件進行了損傷評級。
　　（2）鋼材及連接節(jié)點過火后力學性能試驗研究。對網架結構采用的Q345B鋼材和角焊縫，試驗研究了初始荷載對鋼材火災后強度的影響，以及火災對鋼材性能及角焊縫強度的劣化程度。對桁架結構采用的對接焊縫和高強螺栓，試驗研究了對接焊

4、縫過火后強度的損傷情況，以及火災后高強螺栓的滑移系數及強度損傷情況。
　　（3）網架支座預埋節(jié)點過火試驗研究。對火災后受損較重的典型網架支座預埋節(jié)點，制作了縮尺錨筋預埋試件，對其進行了升、降溫全過程的火災試驗，以及相應火災后錨筋預埋試件的拉拔、推壓力學性能試驗。研究了過火后試件極限承載力的損失情況以及破壞的模態(tài)。
　?。?）鋼吊柱節(jié)點過火試驗研究。對火災后TVCC主樓屋頂鋼桁架組合結構的鋼吊柱節(jié)點進行了過火試驗和靜力加載試驗

5、研究，分析了火災后鋼吊柱不同位置節(jié)點的溫度變化規(guī)律、火災后節(jié)點的承載力變化規(guī)律以及火災后鋼吊柱的變形規(guī)律。
　?。?）鋼桁架抗火性能數值模擬研究。根據火災現場對桁架結構損傷的調查情況，對 TVCC主樓屋頂的鋼桁架典型結構構件及其節(jié)點的溫度場進行了模擬分析，并建立了桁架整體結構的有限元模型，對其進行了溫度—荷載耦合計算分析，研究了火災對桁架結構整體應力分布和變形的影響，并與現場測量的構件撓度進行了對比分析，并分析研究了防火涂層變化對

6、構件溫度場的影響。
　?。?）鋼結構火災損傷評估體系研究。通過火災現場調查、現場檢測、桁架連接節(jié)點過火力學性能試驗、鋼吊柱節(jié)點過火力學性能試驗、桁架典型構件及節(jié)點火災溫度場模擬、桁架結構整體火災過程溫度—荷載耦合有限元分析，較為全面、科學、系統(tǒng)地掌握了TVCC鋼桁架結構鋼材、連接節(jié)點、結構構件、結構整體火災后的狀況，為結構構件的火災損傷評估提供了可靠的依據，進而建立了一套綜合的鋼結構火災損傷評估體系，為今后該類鋼結構損傷評估研究具