大空间建筑结构火灾时耐火性能研究

发布时间：2017-06-27 14:04

  本文关键词：大空间建筑结构火灾时耐火性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大空间火灾下,由于大空间建筑使用功能的要求,往往无法设置防火防烟分区,总建筑面积上的火灾荷载大,且火羽流在宽阔空间内可卷吸足够的气体,故往往造成与一般室内火灾相比更严重的特大火灾事故。除此之外,大空间火灾还具有这几个特点：不易进行防火分隔；普通火灾探测技术无法及时发现火灾；常用的喷水灭火装置不能有效发挥作用；人员的安全疏散相当困难；建筑结构破坏后果严重。因此研究大空间火灾的发展规律及防火措施对于建筑业和消防行业都具有重要意义。为弄清大空间火灾下的火焰发展规律,目前国内外已有许多学者在大空间火灾的研究分析中做出了贡献,包括场模拟模型、区域模拟模型等计算模型也相对成熟,相应的计算分析软件也发展迅速。本文详细介绍了几类大空间火灾的现有模型,包括火灾升温模型、火羽流的温升计算模型和顶棚射流的计算模型,通过比较发现,目前工程上运用的计算模型都是基于原有模型结合实际火灾火场监测的情况进行修正得到的。另外,通过对比有机、无机和复合材料等几种材料的耐火极限及各自特点,本文对大空间火灾的防火保护也提出了相应的建议。本文利用有限元模型分析软件,建立了一个跨度25m的轻型钢结构厂房,并结合Fluent分析软件,采用湍流模型的稳态模拟计算,模拟了大跨度钢结构厂房中发生局部火灾后,火灾的发展情况以及构件的温度、应力、变形等的变化情况,从而反映了大跨度结构在火灾下整体的力学响应。结合防火保护的有关内容,本文对大跨厂房的案例提出了防火保护相应措施,以图延长厂房主要构件的耐火极限。
【关键词】：大空间火灾 计算模型 有限元
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU998.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 1.3.1 影响常见建筑结构耐火因素分析14-15
• 1.3.2 建筑结构耐火性能分析理论及模型15
• 1.3.3 提出大空间建筑的防火设计方法与措施15-16
• 第2章 建筑结构耐火性能分析16-23
• 2.1 室内火灾发展概况16-18
• 2.1.1 一般火灾发展过程16-17
• 2.1.2 一般火灾发展阶段17-18
• 2.2 建筑构件的耐火性18-19
• 2.3 大空间建筑火灾特性19-23
• 第3章 理论模型分析23-34
• 3.1 大空间建筑火灾模型23-26
• 3.2 大空间火灾升温计算模型26-30
• 3.2.1 火羽流计算模型26-28
• 3.2.2 顶棚射流计算机理28-30
• 3.3 建筑结构有限元耦合分析模型30-34
• 第4章 大空间建筑结构耐火性能分析34-42
• 4.1 结构构件分析34-36
• 4.1.1 钢构件升温计算34-35
• 4.1.2 火焰形状参数计算35-36
• 4.2 建筑材料耐高温性能表现36-40
• 4.2.1 无机材料36-39
• 4.2.2 有机材料39
• 4.2.3 复合材料39-40
• 4.3 火灾极限状态下荷载效应组合40
• 4.4 结构构件抗火验算基本规定40-42
• 第5章 大跨厂房结构实例分析42-74
• 5.1 工程背景42-44
• 5.2 模型假设44
• 5.3 数学模型44-47
• 5.3.1 CFD工作流程44-45
• 5.3.2 湍流模型45-46
• 5.3.3 基本方程46-47
• 5.4 数学建模47-50
• 5.5 无防火保护措施结果分析50-58
• 5.5.1 Fluent软件结果分析50-55
• 5.5.2 ANSYS软件结果分析55-58
• 5.6 防火保护措施58-68
• 5.6.1 防火保护措施概述58-61
• 5.6.2 含防火保护措施的建模61-62
• 5.6.3 含防火保护措施模型结果分析62-68
• 5.7 结构耐火时间研究68-73
• 5.8 本章小结73-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 本文结论74
• 6.2 研究展望74-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士期间发表的学术论文及取得的科研成果79-80
• 致谢80

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