火灾下门式钢刚架倒塌模式及影响因素

发布时间：2021-02-12 22:02

　　采用火灾下门式钢刚架结构足尺倒塌试验验证有限元模型（FEM）,然后对门式钢刚架结构进行二维及三维模拟,并研究构件升温工况、柱脚刚性、跨高比、防火保护、截面温度梯度、荷载比、风荷载及次要构件等因素对火灾下门式钢刚架结构倒塌模式的影响,归纳出四种典型倒塌模式。结果表明:有限元模型能准确预测火灾下门式钢刚架结构的倒塌行为;构件升温工况、柱脚刚性、荷载比及次要构件对倒塌模式影响较大,而风荷载、防火保护、截面温度梯度及跨高比对倒塌模式影响较小。最后,归纳了不均匀火灾下门式钢刚架结构的倒塌规律。 

【文章来源】：同济大学学报(自然科学版). 2020,48(09)北大核心

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

有限元模型（单位：mm)

分别在建筑外侧距离地面0.8 m、2.5 m和4.2m高的位置设定滑轮，通过悬挂沙袋的方式在柱相应位置施加2.8 kN的集中力（共6个加载点），以模拟0.5 kN·m-2的设计水平风荷载。在两侧6.0 m跨度的梁上，对称布置20个沙袋以模拟2 kN·m-1的均布荷载。基于文献[8]热电偶的测量结果，将结构划分为不同的受火区域，如图3所示。同一区域的构件温度一致，并将实测构件温度时程曲线作为输入。不同区域的温度时程曲线如图4所示。1.5 试验的有限元模拟结果

二维门式钢刚架结构模型如图7所示。跨度24.0 m，柱距6.0 m，檐口高度6.0 m，屋面坡度1/15。为避免结构倒塌前构件发生局部屈曲破坏，梁柱构件需满足GB50017―2017[22]中A级截面要求，并且均采用500 mm×200 mm×12 mm×15 mm的焊接H型钢，钢材选用Q345。模型考虑竖向均布恒载与水平风荷载。图6 有限元模型模拟的结构倒塌模式

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响研究[J]. 冯程远,李国强,蒋彬辉.  工程力学. 2019(12)
[2]圆钢管混凝土柱火灾升温试验及钢管温度计算方法[J]. 王紫珮,楼国彪,饶雯婷,刘晓光,鞠晓臣,许清风.  建筑钢结构进展. 2018(06)
[3]局部火灾下基于数值方法的张弦梁力学特征参数分析[J]. 张浩,杜咏,盛红梅,王惠蕾.  建筑钢结构进展. 2018(01)
[4]门式钢刚架结构实用抗火临界温度计算方法[J]. 黄珏倩,李国强,包盼其,刘克.  建筑钢结构进展. 2007(06)

博士论文
[1]基于实际火灾全过程的大空间钢结构抗火性能试验研究及理论分析[D]. 杜二峰.东南大学 2016



本文编号：3031488