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)濟實力的顯著提高以及城市化進程的加快,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)濟需求的同時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)計方法進行設(shè)計,一旦發(fā)生火災(zāi),很難進行救援且結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。因此,首

2、先需要對這種簡單結(jié)構(gòu)體系的抗火性能進行分析研究,形成完善的理論體系和數(shù)值計算方法,并進行相應(yīng)的實驗研究,以指導(dǎo)其它新型復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計和分析。
　　 本文在總結(jié)國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)抗火研究進展的基礎(chǔ)上,以某結(jié)構(gòu)的實際火災(zāi)為背景工程,結(jié)合理論分析、實際火災(zāi)場景整體數(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分布影響因素、結(jié)構(gòu)桿件升溫的計算方法以及受火后結(jié)構(gòu)的變形和力學(xué)性能,以期能夠為結(jié)構(gòu)的災(zāi)后修復(fù)以及火災(zāi)安全評估提供依

3、據(jù)。具體的研究內(nèi)容分以下幾方面:(1)對火災(zāi)下空間建筑結(jié)構(gòu)的空氣升溫進行了較為系統(tǒng)地分析研究。通過給出的火災(zāi)模型簡化方法以及數(shù)值模擬方法,選用三維火災(zāi)場模擬軟件FDS對國內(nèi)某簡單火災(zāi)試驗的火災(zāi)場景進行數(shù)值模擬,驗證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分布的幾個因素。
　　 (2)理論分析結(jié)構(gòu)桿件的升溫。在已提出的空氣溫度場研究方法基礎(chǔ)上,基于火災(zāi)下空氣溫度場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鋼

4、構(gòu)件升溫的延遲性,對噴涂防火涂料的桿件進行簡化升溫計算,得到受火后構(gòu)件的溫度分布情況。
　　 (3)綜合國內(nèi)外對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,對背景工程中C區(qū)和D區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行抗火性能分析研究。根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果,建立整體模型對接近真實的火災(zāi)場景進行模擬分析,研究C區(qū)及D區(qū)網(wǎng)架附