基于fds模拟温度场作用下钢框架性能化抗火研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于FDS模拟温度场作用下钢框架性能化抗火研究姓名：张永恒申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杨志勇20070401武汉理工大学硕士学位论文摘要传统的钢结构抗火设计一般采用IS0834标准升温曲线作为环境温度，而实践证明不同火灾场景下环境升温曲线不一样，有时差别还很大；目前国内的钢结构抗火设计仍采用基于试验的构件抗火设计方法，该方法虽然具有简单、直观、应用方便等优点，但也存在不合理的部分。经过多年的实践应用发现其科学性还不强，通过计算来确定钢结构的抗火极限承载能力能很好的解决上述方法的不足。因此在真实火灾场景下利用基于计算的钢结构抗火设计方法进行深入的研究，具有重

2、要的理论意义和工程实用价值。在查阅大量文献资料的基础上，本文主要做了如下研究：1)根据建筑性能化的抗火设计思想，对一确定的火灾场景火灾持续时间进行分析和计算，确定火灾持续时间，并在此时问内对结构进行抗火分析。2)运用火灾场模拟软件(FDS)FireDynamicSimulator计算火灾下空气的实际升温曲线，以此作为结构分析的环境温度，并将其计算结果与IS0834标准升温曲线计算结果进行比较。‘3)在两种升温曲线下采用有限元分析软件ANSYS对受火构件截面的温度分布进行分析和计算。4)在实际升温曲线下应用ANSYS对一钢框架结构进行热一力结构祸合分析，考察了不同荷载条件下结构和受火构件的耐火时

3、间和耐火温度，并详细考察了受火构件与非受火构件的力学性能及变形性能，判断了火灾下结构抗火的薄弱环节。分析结果表明：火灾下环境温度受多种因素的制约，结构抗火计算统一采用IS0834标准升温曲线与环境实际升温有时差别较大，不能完全真实反应结构抗火响应；由于梁悬链线效应影响，受火梁端的塑性区先随温度的增加而增加，当超过某一温度时塑性区逐渐减小；无防火保护的钢框架整体抗火性能远远大于单个构件的抗火能力；火灾发生后，不仅仅是受火构件的内力受高温的影响较大，未受火构件的内力也会发生变化。通过对钢框架结构的抗火反应分析，希望能为今后的钢结构抗火研究提供一些参考意见。关键词：钢框架结构、性能化抗火、场模拟、有

4、限元分析、整体抗火反应武汉理工大学硕士学位论文Generallyspeaking，thetraditionaldesignofresistancetofireonstructureappliesIS0834standardwarmingupcurveasenvironmentaltemperature，however,thepracticeprovesthatdifferentfiresiteshavedifferentwarmingupcurvesandsometimestherearehugedifference．Atpresent，thesteelstructuredesignofres

5、istancetofirestillutilizesthecomponentdesignmethodofresistancetofirebasedonexperiment．nismethodhasmanyadvantagessuchaSsimpleness．direct-viewing,convenienceandSOon，buttherearestillhaveSOmeshortages．Severalyears’practicalapplicationshowsthatthemethodhasafewdisadvantagesintheory,butthecalculationforste

6、elstructurelimitbearingcapacityofresistancetofirecansolvethisproblemwell．Itisnecessary幻developprofoundresearchonthesteelstructuredesignmethodofresistancetofirebaSedoncalculationundertheconditionoftreefiresituation,andthisresearchcanprovideimportanttheoryOilresistancetofireandhaveengineeringvalues．Ba

7、sedonconsultinglotsofdocuments，thispaperhascompletedSOmeresearchasfollows．1)Accordingtothedesignideaofresistancetofireonarchitecturalperformance，thispaperperformstheanalysisandcomputationoffireduratio