大跨度网壳结构火灾升温过程及结构性能分析

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linxulong07
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目前,建筑火灾特性的研究主要还集中在一般室内火灾上,对于大空间建筑火灾特性还缺乏深入研究。本文运用火灾模拟软件FDS模拟大跨度空间建筑火灾,对影响温度场分布的因素进行分析,并通过对大跨度网壳结构进行有限元数值分析,研究网壳结构在大火下的破坏机理。首先,本文采用FDS火灾模拟软件对某仓库实际火灾场景进行模拟,得到火灾过程中仓库内的温度场分布情况,最高温度为230?C。将温度场以节点荷载的形式施加到网壳结构上,进行有限元数值分析。有限元数值模拟杆件破坏情况与实际火灾的破坏情况一致,验证了温度分布的正确性和有限元分析过程的合理性。其次,为了考察大空间建筑在大火情况下温度场分布的影响因素,分别考虑四种典型的火源位置以及两种屋顶形式进行火灾场景模拟。经过对比空气最高温度发现,对于拱形屋顶,火源在墙角温度最高,达到700?C,火源在中央温度最低,为470?C;对于平屋顶也近似符合这一规律,不过相同火源位置的最高温度较前者低。最后,将得到的升温情况分荷载步施加到大跨度网壳结构上,进行结构的非线性有限元分析。考虑高温下钢材的弹性模量以及屈服强度的变化。运用单元生死的功能将受拉破坏以及受压屈曲的杆件去除,来模拟实际的杆件破坏过程。通过对四种火灾场景下的结构进行分析发现,不同位置发生火灾时,结构的抗火性能有所不同:火灾发生于建筑中央和山墙中部时结构抗火性能较好,而在墙角以及侧墙中部时抗火性能较差。
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