基于有限元分析的木结构屋架耐火性能研究.pdf

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1、第31卷第1期北京建筑大学学报V0l_31No．12015年3月JournalofBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureMal"．2015文章编号：1004—6011(2015)01—0001—07基于有限元分析的木结构屋架耐火性能研究刘栋栋，邓素芬(北京建筑大学土木与交通工程学院，北京100044)摘要：为了研究木结构屋架的耐火性能，利用有限元数值分析软件，对某景区中的一栋典型的木结构建筑屋架进行了热一力耦合分析，计算了木屋架的温度场，

2、研究了木屋架在常温和高温下的变形，炭化和温度对木屋架构件变形的影响，以及常温和高温下的木屋架构件的变形规律．结果表明火灾高温对屋架构件的变形影响较大，木屋架小构件望板和椽子耐火时间不到35min，木屋架主要构件的耐火极限满足规范规定．关键词：木结构；耐火性能；数值仿真中图分类号：TU313．3；TU361文献标志码：AResearchoftheFireproofPerformanceofTimberRoofTrussBasedonFiniteElementAnalysisLiuDongdong，De

3、ngSufen(SchoolofCivilandTraficEngineering，BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044)Abstract：Tostudythefireproofperformanceofwoodenrooftruss，atypicalwoodenrooftrussoftimberworkbuildinginascenicwaschosentoconductthermal—mechanical

4、coupledanalysiswithfiniteelementnumericalanalysissoftware，andthetemperaturefielddistributionwascalculatedandthedeformationofrooftrussundernormaltemperatureandhightemperaturewasanalyzedinthispaper．Theinfluenceofcharringandtemperaturetodeformationandthed

5、eformationlawofmemberundernormaltemperatureandhightemperaturewasresearched．Theresultsshowthathightemperatureinfirehadsignificantimpactonmemberdeformation，thefireprooftimeofsheathingandrafterwaslessthan35min，andthemainmembersofrooftrussmeetthetherequire

6、mentssuppliedbystandards．Keywords：timberstructure；fireproofperformance；numericalsimulation近年来，木结构建筑火灾频发，造成了古建筑自的木屋架构件的变形规律．身及其内部珍贵文物破坏，甚至导致人员伤亡．因由于2O世纪木结构建筑在我国的发展受到限此，定量确定木结构构件的耐火时间，为人员逃生及制，国内针对木结构防火的研究相对较少，《木结构消防救援提供技术指导具有重大意义．本文利用有设计规范》对木结构建筑各类构件的耐火时

7、间作限元数值分析软件，对某景区中的一栋典型木屋架了相应规定．欧洲、日本及加拿大等国的木结构建进行了热一力耦合分析，计算了木屋架的温度场，研筑发展起步较早，研究成果相对成熟，英国规究了木屋架在常温和高温下的变形．研究了炭化和范”给出了木材的热学、力学性能随温度的升温度对木屋架构件变形的影响，以及常温和高温下高折减的计算方法，并对木材高温炭化速度作了详收稿日期：2014—12—14作者简介：刘栋栋(1955一)，男，教授，硕士，研究方向：防灾减灾2北京建筑大学学报细规定．加拿大规范ASTME119对建筑

8、构件的耐火极限的划分不止依据其燃烧性能，而是按照统一的，试验标准来判定．保罗等从木材燃烧特点人手，通过对1h防谗火建筑这一概念的介绍，描述了美国的重型木结构箍建筑的防火设计方法．姚利宏等H以木结构材料防火和结构防火为切入点，归纳了我国木结构防火研究现状．翁文国等研究了古代木结构建筑采取的图1木材及木炭温度一比热曲线防火保护措施，以及当前我国采取的古建防火保护措施．积传递的热量，用k表示，单位为瓦／(米·度)，w／对于木材高温性能的研究，主要是为了得到木(m·K)．木材