鋼框架結構抗火反應研究.pdf

1、鋼結構與其它結構形式相比，有著強度高、自重輕、空間大、靈活性好等明顯的優(yōu)勢，因此廣泛地應用于各種基礎的建設。但相對于鋼筋混凝土結構和混合結構等耐火結構，鋼結構的耐火性能極差，其材料特性在火災環(huán)境下，隨著溫度的升高而迅速降低。這種致命的缺陷大大影響了鋼結構使用的安全性，在很大程度上阻礙了鋼結構在實際工程中進一步的推廣應用。對鋼結構進行抗火設計就是為了加強鋼結構的使用安全性，提高鋼結構在火災環(huán)境下的耐火時間。 本文對國內外一些已有的

2、研究成果進行了整理，對火災高溫下鋼材的性能進行了一定的對比分析，得出適用于鋼結構抗火設計的材性(屈服強度、彈性模量)計算模式。 在查閱了大量的科研論文和借鑒他人，特別是李國強等人的研究成果的基礎上，本文進行了完整系統的平面鋼框架的整體抗火反應的有限元增量分析方法的推導。利用廣義Clough模型作為單元的計算模型，建立了高溫下平面鋼框架的整體反應有限元增量分析方法和步驟。 本文采用材料非線性和幾何非線性的有限元雙重非線性

3、方法進行分析。以IS0-834標準溫度一時間關系曲線模擬火災，采用大型有限元分析軟件ANSYS中的三維熱力耦合單元進行溫度計算和力學分析。對三層三跨的鋼框架整體結構進行抗火反應分析，假定火災發(fā)生在不同層不同跨的房間分別進行計算，得到各種情況的耐火時間和臨界溫度。為了進行整體結構和單個構件抗火反應的對比，還采用同樣的方法對單根梁進行了計算。 分析結果表明：無防火保護鋼框架整體結構的抗火性能遠遠高于單個構件的抗火性能：對于多高層鋼

4、框架結構，火災發(fā)生在框架底層房間和中跨房間對整體結構更為不利，實際中應加強防火保護，如果火災發(fā)生在頂層或邊跨房間，只會對該房間或臨近房間影響較大，而對整體結構的影響不大，可適當減少防火保護：框架中柱的強度和尺寸對提高整體結構的抗火性能起著至關重要的作用，應作為防火保護的重點，如果采用鋼管混凝土、鋼骨混凝土柱等結構形式，更會提高整體結構的抗火性能，而梁的強度提高和尺寸加大對結構的抗火性能提高不大，可適當減少防火保護。通過對鋼框架結構的抗火