平面大空間鋼結(jié)構(gòu)抗火研究.pdf

1、大空間建筑火災(zāi)有著與普通室內(nèi)火災(zāi)顯著不同的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的建筑防火方法不適用于大空間火災(zāi)。隨著近年來(lái)我國(guó)大型公共建筑的增多，對(duì)大空間火災(zāi)，特別是大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的防治是個(gè)急需解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)大空間火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)規(guī)律和鋼結(jié)構(gòu)的抗火問(wèn)題都有一定的研究成果，但是尚未出現(xiàn)把兩者結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)性研究。因此，針對(duì)大空間這一特殊建筑形式的鋼結(jié)構(gòu)抗火研究具有重要的理論和實(shí)際意義。 基于雙區(qū)域模型思想，對(duì)多種區(qū)域模型進(jìn)行計(jì)算，并與較為精

2、確的場(chǎng)模型結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。選取其中計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確的Zukoski—McCaffrey雙區(qū)域模型進(jìn)行修正和補(bǔ)充，使區(qū)域模型的計(jì)算范圍和計(jì)算精度都大為提高。對(duì)大空間建筑火災(zāi)中的煙氣層下降、煙氣溫度升高的規(guī)律作了細(xì)致的參數(shù)分析。大空間火災(zāi)中上部煙氣層的溫度隨著火源功率的增大而增大，隨著建筑空間體積的增大而減小。經(jīng)過(guò)對(duì)算例結(jié)果的分析對(duì)比，歸納出煙氣層升溫曲線的大致規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上擬合得到簡(jiǎn)化的大空間火災(zāi)中煙氣升溫曲線的計(jì)算方法。 運(yùn)用

3、熱平衡方程對(duì)處于煙氣中的鋼構(gòu)件進(jìn)行升溫計(jì)算。分別對(duì)無(wú)保護(hù)層鋼構(gòu)件和輕質(zhì)保護(hù)層鋼構(gòu)件在只受煙氣影響下的升溫過(guò)程進(jìn)行了變化參數(shù)的算例計(jì)算，并擬合得到簡(jiǎn)化的無(wú)保護(hù)層鋼構(gòu)件和輕質(zhì)保護(hù)層鋼構(gòu)件在煙氣影響下的升溫計(jì)算公式。對(duì)于距離火源較近范圍內(nèi)的鋼構(gòu)件，還會(huì)因?yàn)槭芑鹧孑椛涞挠绊懚郎?。通過(guò)對(duì)各種參數(shù)下火災(zāi)場(chǎng)景的計(jì)算，分析無(wú)保護(hù)層鋼構(gòu)件受火焰輻射影響的升溫規(guī)律，總結(jié)出計(jì)算火焰輻射影響的簡(jiǎn)化方法，并給出了可以不考慮火焰輻射影響的大空間建筑的參數(shù)范圍。由

4、此便可得出完整的大空間火災(zāi)中鋼構(gòu)件升溫曲線的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。 運(yùn)用有限元計(jì)算軟件Ansys對(duì)門(mén)式鋼剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒載升溫的計(jì)算，分析歸納了影響門(mén)式鋼剛架結(jié)構(gòu)抗火臨界溫度的主要因素。在對(duì)不同柱高、跨度、截面尺寸的門(mén)式剛架的算例結(jié)果進(jìn)行合并化簡(jiǎn)后，總結(jié)出簡(jiǎn)化計(jì)算表格，可對(duì)柱高不大于10m，跨度不大于52m，截面最大高度不大于900mm的任意門(mén)式鋼剛架結(jié)構(gòu)的抗火臨界溫度進(jìn)行計(jì)算。并與大空間火災(zāi)中鋼構(gòu)件溫度的計(jì)算方法相結(jié)合，給出了大空間建筑

5、中門(mén)式鋼剛架結(jié)構(gòu)不需防火保護(hù)層的限值表。 運(yùn)用有限元計(jì)算軟件Ansys對(duì)平面桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒載升溫計(jì)算，以求得結(jié)構(gòu)的抗火臨界溫度。計(jì)算的截面形式包括雙角鋼T形截面、圓鋼管和方鋼管三種。對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析表明，對(duì)于這種靜定或超靜定次數(shù)較低的結(jié)構(gòu)形式，抗火臨界溫度受其他參數(shù)影響的變化不大，只與荷載比和最大應(yīng)力水平控制桿件的位置有關(guān)。在此基礎(chǔ)上總結(jié)出簡(jiǎn)化的計(jì)算大空間中平面桁架結(jié)構(gòu)抗火臨界溫度的計(jì)算表格，并與大空間火災(zāi)中鋼構(gòu)件溫度的計(jì)算方法