室內(nèi)火災下鋼框架結構的響應特性數(shù)值模擬分析.pdf

1、科學技術的進步和經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，推動了鋼結構在建筑工程中的廣泛應用。同時，近年來建筑火災事故頻發(fā)，造成的傷亡損失愈發(fā)慘重。因此在大力推廣應用鋼結構的過程中，研究鋼結構在室內(nèi)火災環(huán)境下的熱結構響應情況顯得越來越重要并且十分必要。
　　本文采用一種將結構性能化抗火設計與有限元分析相結合的方法，來探討鋼框架在室內(nèi)火災作用下的熱結構響應狀態(tài)，這樣既可以得出較為直觀準確的火災分析參數(shù)，又可以得到鋼結構在火災全過程中的響應狀態(tài)。本文中以鋼

2、框架結構為研究對象，通過使用火災場模擬軟件FDS模擬不同火災場景下室內(nèi)火災發(fā)展的過程，得到室內(nèi)空間不同區(qū)域的溫度隨時間的變化情況，并通過布設在室內(nèi)空間不同位置的溫度測點擬合得到最不利火災場景下的室內(nèi)火災升溫曲線；通過歸納總結國內(nèi)外相關規(guī)范對高溫下鋼材的熱工性能及力學性能參數(shù)的取值并結合本文分析實際選取，采用通用有限元分析程序ANSYS對受火框架內(nèi)的溫度場進行模擬計算，得到了構件截面的溫度分布，并與標準升溫條件下的同一位置的溫度值進行對比

3、，討論了二者差異；然后對鋼框架整體在不同跨度受火時的結構響應情況進行模擬分析，得到結構整體的應力、變形與位移等變化情況，并與標準升溫條件下的模擬結果進行比較；最后對厚涂型防火涂料的組合梁進行了傳熱分析，討論防火涂層對鋼構件截面溫度分布的影響，并分析了防火涂料厚度對組合梁截面溫度分布的影響，得到了組合梁截面的最大溫度數(shù)值，進而判斷涂層厚度對構件升溫效應的影響程度。
　　通過上述分析，得到以下結論：（1）室內(nèi)火災時的溫度場分布受多種因

4、素影響，火源位置對室內(nèi)溫度場的分布影響很大，并且室內(nèi)空間的溫度分布很不均勻；（2）采用FDS模擬室內(nèi)火災的全過程，能得到更接近于實際火災的室內(nèi)溫度場分布狀況，而標準升溫曲線則與實際火災升溫過程差別較大；（3）受火鋼框架的梁柱節(jié)點處應力最大，容易發(fā)生破壞，是結構抗火的薄弱部位，需予以加強保護措施；（4）不同跨度受火對鋼框架整體的結構響應有一定影響，邊跨受火時，底層柱頂端的水平側移值較中跨受火時要大，而梁的跨中撓度值較中跨受火時相對小一些；

5、（5）升溫條件對鋼框架內(nèi)的溫度場分布和結構整體響應影響顯著，與標準升溫條件相比，室內(nèi)火災升溫條件下鋼框架在各時刻的溫度值都要低一些，并且受火構件的變形位移值也相對較小，結構整體的耐火時間更長；（6）防火涂層對組合梁構件受火時的保護作用十分顯著。與無防火涂層的組合梁相比，有防火涂層時其截面溫度值大幅下降，并且溫升速率也明顯減緩；（7）防火涂層越厚，組合梁截面的最高溫度值越低，但隨著防火涂層厚度的不斷增加，溫度降低的幅度逐漸減小。因此，持續(xù)