不同火灾场景下钢结构倒塌过程研究

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1、分类号:TU393.2密级：公开单位代码：10878学号：20123301042硕士专业学位论文（全日制）论文题目：不同火灾场景下钢结构倒塌过程研究专业学位类别：专业硕士专业学位领域：建筑与土木工程研究方向：钢结构设计理论及应用作者姓名：夏桂娟导师姓名：陈东完成时间：2015年4月不同火灾场景下钢结构倒塌过程研究Researchonthecollapseprocessofsteelstructureindifferentfirescenes专业学位类别：专业硕士专业学位领域：建筑与土木工程研究方向：钢结构设计理论及应用作者姓名

2、：夏桂娟导师姓名：陈东完成时间：2015年4月安徽建筑大学硕士学位论文摘要摘要由于国家大力推动发展钢结构建筑，所以现在越来越多的建筑中使用钢结构。但是目前由于意外事故（例如火灾、爆炸等）而导致的钢结构连续倒塌事故越来越频繁，所以钢结构倒塌问题越来越受到国内外研究者的高度重视。延性好，塑性变形能力强是钢结构的优点，但钢结构耐火性能极差，其弹性模量和强度等基本力学性能指标在火灾下迅速下降，从而容易使在短时间内发生结构连续倒塌，造成严重灾害。本文首先阐述了国内外对钢结构在火灾作用下连续倒塌的研究成果和设计方法，并总结分析了建筑物受火

3、的发展过程及火灾下钢结构的物理性能和受力性能，在此基础上，采用有限单元生死法，并同时考虑结构几何非线性，材料非线性，状态非线性对模型的综合影响，模拟了结构在标准升温曲线下从受火到结构倒塌的全过程。着重对以下内容进行了研究：（1）本文采用火灾作用下钢结构连续倒塌全过程分析法，建立了相关数值模型，模拟了钢结构在房间受火后房间构件在0.5小时内的温度场，并在此温度场下效仿构件失效的过程，研究了钢结构连续倒塌的破坏机理。（2）在受火房间位置不同的情况下，比较各个受火房间连续倒塌时的受力性能及变形性能，得出哪些区域应重点防护。并结合一工

4、程实例来证明本文得到的结论。（3）提出钢结构抗连续倒塌的一些措施，并提出这些措施的优缺点，在具体实际工程中加以完善。主要取得的结论如下：（1）通过模拟全过程法得到了钢结构在火灾下温度分布、变化情况以及破坏过程，分析出在火灾前期温度迅速上升，从第10分钟开始后温度上升减缓，但在前10分钟因为温度迅速上升，已有构件遭受破坏而导致结构连续倒塌。（2）在对底层、中间层、顶层房间受火失效的对比分析中得出虽然底层房间受火失效对整个结构的影响最大，但是中间层房间受火后更容易先行破坏，所以对中间层也要采取足够的防护措施。（3）在对工程实例和不

5、同层房间受火的分析中可以看出，角柱更容易比其他柱先行破坏，则需对角柱在进行抗火设计时采取加固措施以防止其先行失效。（4）中部房间受火后一般是梁先超过不适于继续承载的变形而破坏，在梁破坏后，柱子破坏时的温度较高。（5）同层多个房间同时受火时，由于受火构件过多，一般是受火柱先行失效。多个房间同时受火比单个房间受火后结构的抗倒塌能力要差。（6）不同层房间同时受火时，同一位置上下层受火柱相互影响产生的变形较大，I安徽建筑大学硕士学位论文摘要所以比单个房间受火时构件容易发生破坏。本文所分析得到的结果对防止钢结构倒塌有较为重要的意义。图[

6、222]表[40]参[50]关键词：钢结构；受火分析；受火房间位置；连续倒塌分类号：TU393.2II安徽建筑大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTThesteelstructuresarewidelyusedinmodembuildingstructuresduetotheimpetusofourcountrytodevelopsteelstructurebuildings.However,theprogressivecollapseofhigh-risesteelstructureshaveattractedmo

7、reandmoreattentionbyresearchersfromallovertheworldsincethisphenomenonismoreandmorefrequentundertheaccident(suchasfire,explosion,etc.).Steelstructurehasmanyadvantagepropertiessuchasgoodductility,strongplasticdeformationcapacityandsoon.However,thepoorfire-resistanceab

8、ilityisthemostsignificantweaknessofthesteelstructures.Theprogressivecollapsewilloccurinaveryshorttimeandseveredamagewillhappenduetoitsmech