钢框架局部小室火灾升降温作用全过程响应分析

摘要

本文利用数值模拟的方法,对钢框架结构在局部小室火灾升降温作用全过程结构响应进行了系统研究并依据分析结果提出了相应的抗火设计和灾后加固建议。主要研究工作和成果如下:
　　1.火灾升降温全过程构件内部温度场分布规律研究。针对平面钢框架,基于有限单元法编制了火灾瞬态热分析程序,对受火间构件进行了升降温全过程的温度场分析。分析中考虑了小室火灾的特点和结构钢材料性能随温度的变化,并采用国际标准化组织推荐的ISO834标准升降温曲线模拟火灾发展过程中环境的温度发展过程。通过研究得到受火间构件在火灾升降温过程中截面温度的分布及其随环境温度不同时的变化情况。
　　2.钢框架局部小室火灾升降温全过程结构响应研究。基于有限单元法编制了火灾升降温全过程热-结构双场耦合分析程序,并对三层三跨钢框架结构局部受火后升降温全过程进行了实时仿真分析,分析中考虑了构件几何非线性、构件温度场的非均匀分布以及结构钢材力学性能随升降温的变化,得到了火灾升降温过程中钢框架变形和内力的变化规律,并在此基础上提出了钢框架抗火设计和灾后修复加固建议。
　　3.对受火间位置、初始应力比、升温速率、降温速率等影响因素进行了参数分析。研究结果表明:受火间位置层数越高、越偏离中跨,结构受火灾过程的影响越明显;结构初始应力比越大,火灾升降温过程中变形和内力均越大;升温速率越快,相同时间内结构反应越明显;降温速率越快,相同时间内结构变形和内力恢复越快。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外相关研究现状

1.3 研究课题的提出

1.4 本文研究的主要内容

第二章 火灾升降温全过程结构钢的材料性能、

室内火灾模型化及传热学基本理论

2.1 火灾升降温全过程结构钢的热物理特性

2.2 火灾升降温全过程结构钢的力学性能

2.3 建筑室内火灾燃烧模型

2.4热分析基本理论

2.5力、温度、时间路径

2.6 本章小结

第三章 钢框架室内火灾作用全过程温度场分析

3.1 概述

3.2热分析简介

3.3钢框架局部小室火灾升降温全过程温度场分析

3.4 本章小结

第四章 钢框架室内火灾作用全过程的热-结构耦合分析

4.1 概述

4.2热-结构双场耦合分析方法

4.3钢框架火灾升降温全过程结构分析

4.4钢框架抗火设计及火灾后加固建议

4.5本章小结

第五章 钢框架室内火灾作用全过程的热-力耦合变因素分析

5.1 概述

5.2 不同受火间位置对结构性能的影响

5.3 结构不同应力比对结构性能的影响

5.4不同升温速率对结构性能的影响

5.5不同降温速率对结构性能的影响

5.6钢框架抗火设计及火灾后加固建议

5.7本章小结

结论与展望

1 结论

2 问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况

致谢