某单层仓库火场模拟及预应力双T板受力性能分析

发布时间：2020-08-28 13:45

　　近些年来空间大、构造复杂的大空间建筑不断出现,当大空间建筑发生火灾时,其与普通建筑火灾有着较大的区别,大空间建筑火灾往往对建筑的影响更为复杂,造成的经济损失也更为严重。大空间建筑具有较强的区域性和分层性,本文以一遭受火灾的大空间仓库为研究对象,利用火场模拟软件PyroSim对大空间仓库火场进行模拟,获得仓库发生火灾时的温度时间关系曲线,并将火场模拟所得结果应用到仓库屋面板(预应力混凝土双T板)的受力性能分析中,获得后续进行加固设计的相关数据。此大空间仓库的研究方法可为类似工程提供借鉴,论文的主要研究内容包括:(1)介绍了国内外关于大空间建筑火灾和对高温下与火灾后钢筋混凝土构件的研究状况。(2)对大空间仓库遭受火灾时的温度进行判定。描述了仓库经受火灾后的状况,根据火灾后屋面板混凝土的外观特征判断其达到的最高受火温度。根据最高温度进行温度区域划分。对不同温度区域的屋面板进行烧灼损伤评级,以确定后续进行有限元分析的构件。(3)利用火场模拟软件PyroSim对大空间仓库火场进行模拟。在火灾模拟软件PyroSim中建立仓库的空间模型并进行FDS分析,得到仓库的空气升降温曲线和仓库的火势发展过程。将火场模拟结果与火灾后仓库现场状况进行对比分析,证明火场模拟结果的准确性和可靠性。(4)对双T板在受火过程中的受力性能进行分析。将FDS模拟大空间仓库火场得到的空气升降温曲线应用到ABAQUS中进行屋面板(预应力混凝土双T板)的有限元分析,得到了双T板内部的温度分布状况,利用所得的双T板内部温度场进行构件的热力耦合分析,得到双T板在常温正常荷载作用下,火灾中和火灾后的混凝土与预应力钢筋的应力和挠度状况。目前我国进行的与建筑火灾有关的研究大多数是在ISO834标准升降温曲线的基础上展开,对构件在FDS模拟火灾作用下和ISO834标准火灾作用下得到的有限元分析结果进行了对比分析,得知以根据FDS模拟火灾得到的结果作为后续加固设计的数据更为妥当。
【学位单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU398.9;TU352.5
【部分图文】：

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图 1.1 西安大空间仓库火灾图 1.2 石家庄大空间仓库火灾大空间建筑火灾往往比普通建筑火灾严重，大空间建筑火灾与普通建筑火灾主要有以下不同：1）大空间建筑体积较大，防火和防烟的分区较为困难，当氧气充足时火势蔓延尤为迅速。2）火灾探测器发挥作用时主要根据顶棚的烟气浓度和温度状况，一般建筑的层高较小（小于 6m），此时火灾探测器会很好的发挥作用，在大空间建筑中早期的烟气未必迅速上升至顶棚，这样探测器就很难及时准确地发挥作用，此时灭火系统就不会及时启动，当灭火系统发挥作用时大空间建筑的火势已经很难控制。3）大空间建筑灭火时很困难，其结构和功能复杂，火灾发生时很难确定火源的大致位置，加之建筑面积和烟气浓度较大，消防用水很难全面积覆盖，使大空间建筑火灾的扑灭难度加大。大空间建筑可以大致分为立体型、瘦高型和扁平型三种类别[3]。立体型是指建筑物占地面积很大并且高度较大的建筑，大型的仓库、飞机场候机厅和体育馆都属于此类大空间建筑，这类建筑内部往往不再有楼层，室内净高度大约在 10 米至 20 米；瘦高型是指建筑物占地面积不大但是高度较大，写字楼，大厦等高层建筑的中庭部分都属于此类

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工程现状

火灾温度高低和持续时间将直接影响混凝土结构承载力，因此准确判断火灾温度是火灾后混凝土结构检测鉴定与加固设计的前提。本章对混凝土结构仓库受火后的状况进行描述，根据混凝土过火后的外观特征进行温度判定，并为后续章节判断火场模拟结果的可靠性提供依据。2.1 工程概况该工程位于济南市，地上一层，仓库纵向（东西方向）106.48m，横向（南北方向）48.48m，总建筑面积约为 5162m2。结构形式为混凝土排架结构，基础采用柱下独立基础；两跨均设有 5 吨的吊车牛腿。该建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为 50 年，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为 6 度，设计基本加速度为 0.05g，设计地震分组为第二组，场地类别为 II 类，地基基础设计等级为丙级，耐火等级为二级。火灾发生后的工程现状如图 2.1 所示。该建筑没有遭受火灾的历史。

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