当前位置:主页 > 管理论文 > 城建管理论文 >

火灾高温作用下钢框架结构倒塌行为研究

发布时间:2018-03-10 12:56

  本文选题:高温 切入点:钢框架 出处:《哈尔滨工程大学》2014年博士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着“9.11”事件中世贸双塔的倒塌,在世界范围内引发了对火灾作用下结构连续性倒塌问题的广泛关注。由于钢结构相对混凝土结构更易在火灾高温作用下发生破坏,且破坏一旦发生后果就比较严重,所以钢结构在火灾作用下的倒塌破坏和失效分析更是成为研究的重点。为了最大限度的降低火灾对钢结构带来的危害,减少钢结构倒塌和失效带来的人员和财产损失,研究人员必须首先对钢结构的受火失效过程充分了解,并能准确评估出结构在火灾作用下是否会发生失效破坏以及破坏达到的程度。目前,由于对整体结构进行火灾试验耗资巨大,且会造成资源的大量浪费,所以试验研究多集中在单独的构件方面,包括梁、柱、板以及剪力墙等。这就使得通过理论分析以及数值模拟的方式对整体结构进行火灾作用下的失效过程分析显得尤为重要。本论文针对钢框架结构在火灾高温作用下的结构响应展开了一系列的理论分析和数值模拟,研究主要包括以下几方面的内容:(1)对现有文献中给出的结构连续倒塌设计方法(包括拉结力法和改变路径法)进行归纳。给出拉结力法荷载和抗力系数、楼板荷载以及拉结强度的确定方法;改变路径法关键构件的选取原则、荷载的组合形式、结构的破坏限度以及验收标准。同时,对国内外在高温下钢材的热和力学性能方面取得的研究成果进行了汇总;(2)基于连续性理论,采用转换矩阵法,推导出钢框架-剪力墙结构随温度的升高其内力和变形的计算公式,并通过MATLAB编程予以实现。通过对一榀四层四跨的钢框架-混凝土剪力墙结构进行受火分析,将推导公式的计算结果和有限元的分析结果进行比较,互为验证;(3)基于APM,通过时间历史分析函数在结构中引入初始破坏,在给出构件受损伤失效后结构动力响应的同时,对结构在火灾次生灾害作用下的失效全过程进行了分析,并给出受损伤结构在火灾高温作用下的破坏形式以及安全逃生时间;(4)通过对受损伤结构和完整结构在火灾高温作用下的失效过程进行对比分析,研究初始破坏对结构火灾高温行为的影响。通过比较不同火灾环境以及火灾位置下的结构响应,研究初始升温速率和边跨、中间跨受火对结构抗火性能的影响;(5)给出钢框架结构在火灾高温作用下,从升温初始时刻到受火构件失效整个过程中结构内力和变形的计算方法,并讨论了构件正常工作应力水平对其受火失效温度的影响。同时基于DCR准则,给出在役钢框架结构在火灾高温作用下的抗连续倒塌评估方法。通过算例对评估的具体方法进行了说明,并讨论了梁跨度的改变对受火钢框架结构内力和失效形式的影响。
[Abstract]:With the collapse of the twin towers in the "9 / 11" incident, widespread attention has been paid to the continuous collapse of the structure under fire worldwide. Because steel structures are more vulnerable to damage under fire and high temperature than concrete structures, In order to minimize the damage caused by fire, the collapse failure and failure analysis of steel structure under fire is the focus of the research. To reduce the loss of personnel and property caused by collapse and failure of steel structures, researchers must first fully understand the process of fire failure of steel structures. And it can accurately evaluate whether the structure will fail and damage and the degree of damage under the fire. At present, because of the large cost of fire test on the whole structure, and will cause a large amount of waste of resources, So most of the experimental studies are focused on individual components, including beams and columns. This makes it very important to analyze the failure process of the whole structure under fire by theoretical analysis and numerical simulation. A series of theoretical analysis and numerical simulation are carried out. The research mainly includes the following contents: 1) summarizing the design methods of continuous collapse of structures (including the method of tension force and the method of changing path), and giving the load and resistance coefficient of the method of tension force. The method of determining floor load and tensile strength; changing the selection principle of key components of the path method, the form of combination of loads, the damage limit of structure and the acceptance criteria, at the same time, Based on the theory of continuity, the transformation matrix method is used to summarize the research results on the thermal and mechanical properties of steel at high temperature at home and abroad. The formulas of internal force and deformation of steel frame-shear wall structure with increasing temperature are derived and realized by MATLAB programming. A four-story and four-span steel frame-concrete shear wall structure is subjected to fire analysis. The calculation results of the derived formula are compared with the results of the finite element analysis. The results are verified by each other. Based on APM, the initial failure is introduced into the structure through the time history analysis function. At the same time, the dynamic response of the structure after the damage and failure is given. The whole failure process of structure under the action of secondary fire disaster is analyzed. The failure mode of damaged structure under fire high temperature and the safe escape time are given. The failure process of damaged structure and intact structure under fire high temperature is compared and analyzed through the comparison and analysis of the failure process of damaged structure and intact structure under the action of fire high temperature. The effects of initial failure on the high temperature behavior of structures are studied. By comparing the structural responses in different fire environments and fire locations, the initial heating rate and edge span are studied. The effect of middle span fire on the fire resistance of steel frame structure A method for calculating the internal force and deformation of the steel frame structure during the whole process from the initial time of heating to the failure of the fire member under the action of high temperature in fire is presented. The influence of normal working stress level on the failure temperature is discussed, and based on the DCR criterion, The evaluation method of continuous collapse of in-service steel frame structures under fire and high temperature is given. The concrete method of evaluation is illustrated by an example, and the influence of the change of beam span on the internal force and failure form of steel frame structure under fire is discussed.
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU391

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘开国;巨型钢框架结构的二阶分析[J];建筑结构;2001年06期

2 刘开国;火作用下钢框架结构的分析[J];钢结构;2002年04期

3 赵权,冯志伟;钢框架结构住宅的应用与发展中的问题[J];工程建设与设计;2005年07期

4 滕文刚;王西十;吴学敏;;强风对高层钢框架结构的影响分析[J];钢结构;2010年01期

5 张伟平;陈集强;蒋宝林;;浅析高层钢框架结构施工技法[J];电大理工;2010年02期

6 谢复久;;基于结构体系可靠度的钢框架结构设计方法探究[J];中国建筑金属结构;2013年14期

7 刘开国;钢框架结构的弹性和弹塑性二阶分析[J];华中建筑;2000年01期

8 张文元;张耀春;;若干典型巨型钢框架结构的罕遇地震反应分析[J];世界地震工程;2003年04期

9 邵永松,刘洪波,谢礼立,张耀春;平面与空间钢框架结构的简化柱梁模型[J];工程力学;2004年01期

10 孙爱伏,董毓利,刘仲奇;面向对象的钢框架结构火灾行为分析程序设计[J];四川建筑科学研究;2005年03期

相关会议论文 前10条

1 胡理列;赵成文;;钢框架结构的非线性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年

2 张秀华;段忠东;;爆炸荷载作用下钢框架结构动力响应数值分析[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年

3 李临洁;蒋焕迎;;钢框架结构稳定基本概念之我见[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年

4 黄见东;王遒堂;;钢框架结构优化设计[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年

5 王景涛;马华;蒋华戈;尚自端;;钢框架结构健康检测的试验研究[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年

6 徐春丽;罗永峰;;某钢框架结构体系的计算分析与加固方法[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年

7 舒兴平;陈绍蕃;;钢框架结构二阶弹性精确分析及简化方法[A];钢结构工程研究(三)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2000年学术交流会论文集[C];2000年

8 赵赤云;周坚;;钢框架结构的二阶分析[A];钢结构工程研究(五)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2004年学术交流会论文集[C];2004年

9 石磊;沈凤斌;;钢框架结构的爆炸响应研究[A];第十届建构筑物改造和病害处理学术研讨会、第五届工程质量学术会议论文集[C];2014年

10 蒋焕迎;;钢框架结构稳定的计算方法初探[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年

相关重要报纸文章 前1条

1 方洪;“上挂下托”技术破解国内巨型钢框架结构施工难题[N];中华建筑报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 鞠竹;火灾高温作用下钢框架结构倒塌行为研究[D];哈尔滨工程大学;2014年

2 徐强;既有与改进节点形式的钢框架结构抗震性能评估[D];西安建筑科技大学;2014年

3 王晓飞;酸性大气环境下多龄期钢框架结构抗震性能及优化设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2015年

4 程东梅;半刚性钢框架结构研究及优化设计[D];哈尔滨工程大学;2011年

5 徐国林;巨型钢框架结构非线性地震反应分析方法研究[D];中国地震局工程力学研究所;2009年

6 刘坚;基于结构极限承载力的轻型钢框架结构的计算理论及应用研究[D];重庆大学;2003年

7 刘洪波;钢框架结构典型震害的计算机模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

8 周晓峰;巨型钢框架结构的静力、抗震和抗风分析[D];浙江大学;2001年

9 齐宝欣;火灾爆炸作用下轻钢框架结构连续倒塌机理分析[D];大连理工大学;2012年

10 董可;地震作用下钢框架结构的动力性状研究[D];中国矿业大学(北京);2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 庞见;钢框架结构的火灾模拟及有限元分析[D];天津理工大学;2015年

2 程洋;酸性大气环境下锈蚀钢框架结构抗震性能及地震易损性研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 黄浩;机械式停车设备的有限元分析及存取策略探讨[D];长安大学;2015年

4 王帅;钢框架子结构抗连续倒塌性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 刘梅;摇摆结构体系的抗震性能分析[D];大连理工大学;2015年

6 张立;延性节点钢框架结构破坏模式及抗震性能研究[D];大连理工大学;2015年

7 郭鑫桥;岩溶地基—筏板基础—钢框架结构共同作用体系的地震响应分析[D];广西大学;2014年

8 谢洪辉;摇摆自复位钢框架结构受力性能研究[D];重庆交通大学;2015年

9 蒋成良;在粱柱节点设置耗能元件的自复位框架结构体系性能研究[D];苏州科技学院;2013年

10 孔德阳;受冲击钢框架结构梁—柱连接性能的实验与数值分析[D];山东建筑大学;2016年



本文编号:1593436

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/1593436.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8271d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com