建筑力学在倒塌钢结构建筑火灾调查中作用

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1、建筑力学在倒塌钢结构建筑火灾调查中作用　　摘要：随着钢结构的广泛应用，钢结构的抗火设计越来越引起重视。在火灾现场勘验过程中，由于建筑倒塌后现场的复杂性，给火灾原因认定带来了很大的困难。基于这种考虑，本文依据特定现场的各种痕迹，利用建筑力学对发生倒塌的构件进行综合分析，克服当前经验性、宏观性判断火灾蔓延方向、认定起火部位、起火点的传统方法，从建筑力学角度尝试分析，给钢结构建筑火灾倒塌痕迹研究提供一种新的思路。关键词：钢结构倒塌火灾调查Abstract:alongwiththeextensiveapplicationofsteelstructure,steelstruc

2、turefireresistancedesignofincreasingattention.Inthefiresceneexaminationprocess,duetothecollapseofthebuildingafterthescenecomplexity,tothefirereasonrecognitionbroughtgreatdifficulties.Basedonthisconsideration,thisarticleaccordingtothespecialsceneofvariousmarks,useofconstructionmechanics

3、ofcollapsedstructuresofcomprehensiveanalysis,toovercomethecurrent6empirical,macroscopicjudgmentoffirespreaddirection,determinationoffiresite,thefireoftraditionalmethod,fromtheangleofarchitecturalmechanicsattempts,forsteelstructurebuildingcollapseinfireresearchprovidesanewtracetrainofth

4、ought.Keywords:steelstructure,collapse,fireinvestigation中途分类号：X928.7文献标识码：A文章编码：伴随着我国社会经济的发展及科学技术的日趋完善，国内钢结构的生产也实现了质的飞跃。目前世界十座最高的楼中有6座位于中国，全球100座最高建筑中，中国占据了1／3，同时大空间建筑如首都机库采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上也是数一数二的[1]。随着钢结构的广泛应用，钢结构的抗火设计越来越引起重视。钢材虽属非燃烧材料，其力学性能如：屈服强度、弹性模量等会随着温度的升高而降低[2]。

5、按理论计算，在全负荷下，钢结构失去平衡稳定性的临界温度为500℃，一般火场温度都在800℃～1000℃左右，在这样的高温条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变形，大约15min内就会倒塌[3]。6李耀庄,李昀晖在研究中指出[4]：建筑结构形式和使用材料、火灾荷载、使用功能和性质以及建筑的现状都有可能影响钢结构建筑发生倒塌。依据火灾现场特定的各种痕迹，通过力学方法进行理论指导，研究钢结构建筑发生倒塌的构件力失衡机理，总结理论计算和现实痕迹的差异，可以得到此种类型的钢结构倒塌规律和特点，为火灾勘验提供另一种途径。某家具仓库发生火案，由于仓库内储量大量木制家具等易燃

6、物品，最后由于温度过高，钢柱严重变形导致仓库倒塌。根据技术资料收集情况将现场进行还原，运用建筑力学分析典型刚架式钢结构仓库的结构稳定性。一、稳定性计算1、强度计算。参考施工图纸以及现场材料，分别确定永久荷载标准值、可变荷载标准值、风荷载标准值以及刚架承受的恒荷载、活荷载，计算各种荷载作用下的门式刚架内力，并经最不利组合得出的内力（M、V、N）图，如图1（a）、（b）、（c）、（d）所示。计算结果显示刚架内力一般均由恒荷载加活荷载组合控制。图1刚架内力图62、刚度计算。因为此次仓库倒塌的主要原因为钢柱受高温作用承载力下降发生严重变形弯曲导致。刚架柱的强度按弯、剪、压共

7、同作用下的压弯构件计算，并取得最不利的柱顶截面，经过计算柱抗剪承载力设计值。由内力图得知柱截面的最大剪力为。考虑仅有支座加劲肋，则，刚度满足要求。同时在弯、剪、压共同作用下验算亦满足要求。3、稳定性计算。由内力图得知构件的最大内力N=102.82KN，M=193.30KN·m，分别验算刚架柱平面内的整体稳定性以及刚架柱平面外的整体稳定，考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，通过计算得出以下结论：=181。45N/mm2。因此，在火灾刚发生的时间段里，起火点附近钢柱上，与起火点直线距离最近的钢柱表面所受到的辐射