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)。隨著近年來我國大型公共建筑的增多，對大空間火災(zāi)，特別是大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的防治是個急需解決的問題。目前國內(nèi)外對大空間火災(zāi)中的煙氣流動規(guī)律和鋼結(jié)構(gòu)的抗火問題都有一定的研究成果，但是尚未出現(xiàn)把兩者結(jié)合起來的系統(tǒng)性研究。因此，針對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，對多種區(qū)域模型進(jìn)行計算，并與較為精

2、確的場模型結(jié)果進(jìn)行對比。選取其中計算結(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)域模型的計算范圍和計算精度都大為提高。對大空間建筑火災(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)過對算例結(jié)果的分析對比，歸納出煙氣層升溫曲線的大致規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上擬合得到簡化的大空間火災(zāi)中煙氣升溫曲線的計算方法。 運(yùn)用

3、熱平衡方程對處于煙氣中的鋼構(gòu)件進(jìn)行升溫計算。分別對無保護(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程進(jìn)行了變化參數(shù)的算例計算，并擬合得到簡化的無保護(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算公式。對于距離火源較近范圍內(nèi)的鋼構(gòu)件，還會因為受火焰輻射的影響而升溫。通過對各種參數(shù)下火災(zāi)場景的計算，分析無保護(hù)層鋼構(gòu)件受火焰輻射影響的升溫規(guī)律，總結(jié)出計算火焰輻射影響的簡化方法，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)件升溫曲線的簡化計算方法。 運(yùn)用有限元計算軟件Ansys對門式鋼剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒載升溫的計算，分析歸納了影響門式鋼剛架結(jié)構(gòu)抗火臨界溫度的主要因素。在對不同柱高、跨度、截面尺寸的門式剛架的算例結(jié)果進(jìn)行合并化簡后，總結(jié)出簡化計算表格，可對柱高不大于10m，跨度不大于52m，截面最大高度不大于900mm的任意門式鋼剛架結(jié)構(gòu)的抗火臨界溫度進(jìn)行計算。并與大空間火災(zāi)中鋼構(gòu)件溫度的計算方法相結(jié)合，給出了大空間建筑

5、中門式鋼剛架結(jié)構(gòu)不需防火保護(hù)層的限值表。 運(yùn)用有限元計算軟件Ansys對平面桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒載升溫計算，以求得結(jié)構(gòu)的抗火臨界溫度。計算的截面形式包括雙角鋼T形截面、圓鋼管和方鋼管三種。對計算結(jié)果的分析表明，對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)出簡化的計算大空間中平面桁架結(jié)構(gòu)抗火臨界溫度的計算表格，并與大空間火災(zāi)中鋼構(gòu)件溫度的計算方法