基于钢结构抗火分析与计算

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文钢结构抗火分析与计算姓名：王小蓉申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王振清20070113堕签鎏王猩盔堂堡主堂垡鲨塞摘要钢结构具有自重轻，施工快，抗震性能好等优点，因而在现代建筑中得到了广泛的应用。然而，耐火性能差是钢结构的一个致命缺点，钢材的强度、弹性模量等基本力学性能指标在高温下急剧下降，一旦发生火灾钢结构就有可能发生严重的破坏甚至过早地整体倒塌。目前国内的钢结构抗火设计主要采用基于试验的构件抗火设计方法，这种方法很难模拟构件在整体结构中的荷载分布、大小以及端部约束情况的影响，而通过试验模拟的计算来确定钢

2、结构的抗火极限承载力，则可以更加合理地确定钢结构的防火保护措施。因此，对基于计算的钢结构抗火设计方法进行深入的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文首先说明了火灾的危害，分析了建筑物的耐火等级以及结构构件与结构整体的耐火极限；研究了火灾下钢结构构件的升温，以及高温下钢结构的材料特性与力学性能。归纳了钢结构抗火设计的一般原则与方法，理论分析了局部火灾下钢结构构件的温度内力，然后按照传热学的原理，采用有限元法，对平面钢框架结构进行了热一结构耦合计算，研究了火灾下结构的薄弱环节，并研究了受火构件与非受火构件的相互影响，随着温度按照标准升温曲线

3、升温得出了各个时刻结构的变形，从而更加真实地反映出结构的抗火性能。关键词：钢结构抗火；耐火时间；保护层厚度；钢框架；热一应力耦合分析哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractThesteelstructuresarewidelyusedinmodembuildingstructuresduetoitsadvantagepropertiessuchashi曲strength，lightweightandwellshockresistantso011．Thepoorfire—resistanceabilityisthemainweaknesso

4、fsteelstructureinthatitsmechanicalpropertysuchasstrengthandelasticmodulusdecreaseseverelyin11i曲temperature．WhentfireOccurs，sevcredamageorglobalcollapsewillhappentothesteelstructure．Inchina,test-basedfireresistancedesignmethodisthepre二vailingfireresistancedesignmethodforste

5、elstD2CtBI'es．However,usingthetest-basedfireresistancedesignmethod,itishardtosimulatethemaghitudeanddistributionofloadsandtheendrestrictionconditionsofthespecimensinthesllalcture。TheultimatefireresistanceofthesteelstructureandthefireprotectionmeasuresCanbedeterminedthrough

6、calculation-basedfireresistancedeNgnmethod。Therefore，athoroughstudyofthecalculation-basedfireresistancedesignmethodhasgreattheoreticalsignificanceandpracticalvalue．Firstly,theinternalforceofthecomponentsofthesteelstructurewhichinlocalfireWasan目dyzedinthepaper．Basedonthehea

7、ttransferprincipium，thermal—structurecoupledanalysisofplaneflamestructurehadbeencarriedoutandtheweaknessofthestedflameinthefirehadbeendetermined．TheinfluencebetweenmembersexposedtofireandmembersisolatedfromfireWasalsocheckedinthispaper．WiththetemperaturerisingaccordingtOth

8、estandardtemperaturegraphwecangetthedeformationofthestructure．Therefore，thethermal—stnlet