钢筋混凝土框架结构的抗火性能分析

《钢筋混凝土框架结构的抗火性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章绪论1．1概述火在人类进化和生产力发展过程中起过巨大的作用，然而火失去控制给人类生命财产造成的危害亦是巨大的。据调查统计，当前全球每年约发生火灾600至700万起，约有6至7万人在火灾中丧生“’⋯。在所发生的火灾中，建筑火灾所占的比例都很大。1992年，美国消防部门共扑救火灾1964500起，火灾中死亡4730人，受伤28700人，直接经济损失82．95亿美元”’；1993年，美国消防部门共扑救火灾1952500起，其中建筑火灾占了火灾总起数的32％，死亡人数占了82．5％，受伤人数占74％”1：1994年，美

2、国发生火灾共2054500起，与1993年相比上升了约5．2％，其中建筑火灾共发生614000起”1。1989年到1991年间，日本因火灾造成的直接经济损失分别为4500亿日元、5200亿元和7900亿日元”1；1993年，同本发生56691起火灾，建筑火灾则呈现增长趋势⋯。据有关部门统计，从1983年到1993年的10年阳J，我国平均每天发生火灾100多起，平均每天就有6人葬身火海”1；1994年，我国共发生火灾39120起，死亡2831人，受伤4236人，直接财产损失12．4亿元”3；1998年，全国共发生火灾1

3、4．2万起，火灾致死2380人，致伤4894人，直接财产损失14．4亿元”⋯；2000年，全国共发生火灾188568起，死亡3021人，伤4404人，直接财产损失15．2亿元⋯’。在1996～2000年五年问的十一国数据统计表明，年平均发生火灾最多的是美国，共186．3万起，其次为英国，共42．2万起，法国36．8万起，位居第三，随后依次是德国20．5万起、中国13．8万起、开本6万起、韩国3．2万起、马来西亚1．7万起、菲律宾0．8万起。”1。为了防止火灾发生以及减少火灾造成的损失，世界很多国家都成立了专门的研究机

4、构，例如美国、英国、加拿大、瑞典、挪威、新酲兰、澳大利亚、日本等国家。它们对火灾问题进行了广泛的研究”⋯，主要内容包括火灾试验研究、火灾模拟软件开发、材料高温性能试验研究、构件(包括梁、柱、板、墙)温度场试验研究、温度场数值模拟、构件(包括梁、柱、板、墙)的耐火极限试验研究、框架结构耐火试验研究、结构抗火性能分析软件开发、结构抗火设计方法研究，以及灭火技术研究等等。我国对火灾的研究起步较晚，但进入二十世纪八十年代后，同济大学、清华大学、江苏省建筑科学研究院等单位对建筑材料的热工性能、建筑构件及结构的耐火性能进行了一系

5、列试验研究及理论分析，推进了火灾科学华南理T大学硕士学位论文研究在国内的发展。鉴于火灾研究的重要性和复杂性，国际标准化组织(ISO)在1961年开始设立火灾安全委员会，以促进各国火灾研究机构在进行独立研究的同时进行合作研究。火灾的实质是可燃物经过触发起燃后，与氧化剂(一般是空气中的氧气)发生激烈的化学作用而形成的一种燃烧现象，在燃烧过程中放出大量的热，使周围的空气和各种物质迅速升温““。钢筋混凝土结构在遭受火灾后，其结构内部升温，形成不均匀的温度场，材料(钢筋、混凝土)性能严重恶化，导致结构不同程度的损伤和承载力的下

6、降。当混凝土结构的抗力不足以平衡各荷载(包括温度作用)的组合效应时，即认为达到其承载能力极限状态，此时结构会有严重破坏及倒塌的危险。1．2混凝土结构抗火的研究进展为了减小建筑火灾发生的概率，减少火灾造成的经济损失和人员伤亡，需要进行建筑防火设计，也即要进行防火分隔设计、避难层设置、安全疏散出口的布置，以及灭火系统的设置等等。为了减轻结构在火灾中的损伤，避免结构在火灾中的局部破坏和整体倒塌造成灭火人员疏散困难以及人员伤亡，减少火灾后结构的修复费用，缩短火灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失等等，需要对结构进行抗火设计

7、。结构抗火与建筑防火的区别显而易见，“抗火”强调的是结构对环境(火灾、高温)的抵抗。“结构抗火”则进一步强调是结构抵御火灾影响，结构不同于单独的构件，在进行结构高温分析时更强调构件间的相互作用对结构内力和变形的影响，也即结构的整体效应。结构抗火计算涉及到的相关内容有：建筑火灾的发展过程、材料的热工性能以及高温力学性能、高温下结构内部的温度场、抗火设计方法等。混凝土结构抗火除了具备一般结构抗火的基本内容以外，也有自身的一些特点，主要涉及混凝土和钢筋的高温力学性能和本构关系等。1．2．1火灾发展过程对火灾发展过程研究的目

8、的是掌握火灾发展规律，主要了解气体温度变化及烟气运动等规律，从而再现已经发生火灾和预i贝

9、}未来火灾情况，为混凝土结构防火设计和抗火设计提供科学的依据“⋯。火场气体温度变化规律是进行结构耐火性能分析，以及火灾后结构损伤评估与加固决策的重要基础。建筑火灾的发展过程主要与下面几个因素有关：房间的几何形状以及房间的通风状况；可燃材料的数量、分布和燃烧