住宅鋼框架結(jié)構(gòu)抗火反應(yīng)分析.pdf

1、近年來,住宅鋼結(jié)構(gòu)以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)逐漸得到推廣和應(yīng)用,對(duì)其理性化的防災(zāi)、減災(zāi)設(shè)計(jì)提出了更高的要求.由于鋼材的耐火性差,因而鋼結(jié)構(gòu)需要大量的防火披覆.為了使鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)、合理,國內(nèi)外興起了結(jié)構(gòu)抗火工程的概念,與傳統(tǒng)的依賴于燃燒爐試驗(yàn)的耐火設(shè)計(jì)相比,具有理性的指導(dǎo)意義和廣泛的實(shí)用價(jià)值.鋼結(jié)構(gòu)抗火是以結(jié)構(gòu)具有一定的耐火時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn),通過模擬預(yù)測(cè)實(shí)際火災(zāi)特性和結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析,求得直至倒塌時(shí)結(jié)構(gòu)的抗火全過程響應(yīng),并確定結(jié)構(gòu)的臨界溫

2、度狀態(tài)和整體結(jié)構(gòu)的抗火時(shí)間極限,從而對(duì)其實(shí)際抗火性能有一個(gè)更加理性的了解和認(rèn)識(shí),為經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的防火設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).該文通過對(duì)火的分析及鋼材在高溫下力學(xué)性能的研究,采用材料非線性和幾何非線性的有限元雙重非線性方法進(jìn)行分析.本著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單個(gè)構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)的思路進(jìn)行.首先對(duì)單根鋼梁以ISO-834標(biāo)準(zhǔn)溫度—時(shí)間關(guān)系曲線模擬火災(zāi),采用大型有限元分析軟件ANSYS中的三維熱力耦合單元進(jìn)行溫度計(jì)算和力學(xué)分析,得到鋼梁的任一點(diǎn)在任一時(shí)刻的溫

3、度和位移等,確定其耐火時(shí)間和臨界溫度,并與按照規(guī)范和相關(guān)教材計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,確定該方法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性.然后對(duì)三層三跨的鋼框架整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火反應(yīng)分析,假定火災(zāi)發(fā)生在不同層不同跨的房間分別進(jìn)行計(jì)算,得到各種情況的耐火時(shí)間和臨界溫度.分析結(jié)果表明:無防火保護(hù)鋼框架整體結(jié)構(gòu)的抗火性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單個(gè)構(gòu)件的抗火性能;對(duì)于多高層鋼框架結(jié)構(gòu),火災(zāi)發(fā)生在框架底層房間和中跨房間對(duì)整體結(jié)構(gòu)更為不利,實(shí)際中應(yīng)加強(qiáng)防火保護(hù),如果火災(zāi)發(fā)生在頂層或邊跨房間