消防救火行为对门式刚架结构性能的影响

发布时间：2020-07-03 07:09

【摘要】：门式刚架结构凭借其在综合经济效益方面的优势,被广泛应用于工业厂房、仓储、超市等各类建筑中。这类建筑物在遭遇火灾后易倒塌破坏,造成生命财产的重大损失。在消防灭火过程中,消防喷水后构件局部不均匀降温,构件在约束状态下产生附加应力,引起整体结构的应力重分布,可能导致结构破坏。目前针对门式刚架结构的抗火分析主要集中在火灾升温阶段,而对因消防降温造成的破坏还几乎没有研究,本文以门式刚架厂房作为研究对象,采用数值模拟方法,对门式刚架厂房在火灾消防过程中的温度场时空分布规律以及单榀门式刚架结构火灾消防响应进行研究。本文主要的研究内容如下:(1)在充分查阅文献并经可靠验证的基础上,采用火灾动力学软件FDS建立门式刚架结构厂房火灾消防模型,研究了可燃物平均热释放速率、消防介入时间及位置等参数对门式刚架厂房内部温度场的空间分布和演化规律以及钢梁的温度梯度分布特点。(2)利用有限元软件ABAQUS建立平面门式刚架模型,以FDS模拟结果作为平面门式刚架结构温度场的输入条件,通过瞬态热分析,得到各火灾消防工况下构件的温度分布和变化曲线;将瞬态热分析所得不同时刻构件的温度以荷载形式施加到结构上进行热力耦合分析,得到了消防降温过程中门式刚架结构的响应及各参数的影响。分析结果表明,门式刚架结构在消防灭火过程中,由于构件局部降温导致刚架应力重新分布,严重时可造成结构坍塌,因此在消防过程中必须注意,防止受火结构由于喷水导致倒塌。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.1;TU31
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文事实上，在灭火喷水过程中，消防水冲刷会造成构件局部骤然降温，引起建筑物构件收缩变形，并使已经进入热塑性状态的部分材料硬化，导致结构内力和变形重新分布，甚至造成结构提前倒塌。门式钢刚架结构建筑的倒塌可能造成人员的重大伤亡和财产的严重损失；同时，倒塌后大量新鲜空气涌入，会进一步加速火灾蔓延。研究门式钢刚架结构建筑在消防过程中的力学行为，尽可能避免消防过程引起的结构破坏及建筑倒塌，从而降低消防人员的伤亡和财产损失有重要意义。

图 2- 1 高温下各国规范中钢材热传导系数 1 Heat transfer coefficient of steel in various countries under high temperatu定义为单位质量的某物质，温度降低 1℃所放出的热量或升高 衡量物质储存热量能力的物理量。绝大多数物质的比热容都是钢材的比热容在温度不同时的取值，各国规范中的规定如下：结构协会 ECCS[55]规定的钢材比热容与温度之间的关系为：5 2 238 10 20 10 470sC T T 和英国规范 BS5950[56]建议取sC =520 J/(kg℃)。范 EUROCODE 3[57]给出钢材比热容与温度的变化关系式为：1 3 2 6 3425+7.73 10 1.69 10 2.22 10666 13002/(738 )545 17820/20 600600 735735 900900 12( 731)6 5 000TTTT T TTTT ℃ ℃（ ℃ ℃（ ℃ ℃（）℃（℃使用过程中，可以假定钢材比热容与温度无关，EC3 推荐取值 C

【参考文献】

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本文编号：2739360