火灾下梁耐火性能分析.docx
- 文档编号:24302058
- 上传时间:2023-05-26
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:30.64KB
火灾下梁耐火性能分析.docx
《火灾下梁耐火性能分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《火灾下梁耐火性能分析.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
火灾下梁耐火性能分析
第1章绪论
1.1课题研究的工程背景、目的和意义
火灾会给人类的生命和财产造成巨大的损失,而在各种类型的火灾中,建筑火灾的发生最频繁,造成的损失也最大。
改革开放以来,伴随着我国国民经济发展水平的不断提高,城市规模飞速发展,城市比例不断地提高,建筑物也快速向高层、超高层、多功能化和大规模化发展,且随着人口密度的增加,建筑火灾的发生也日益频繁,带来的危害也越来越大。
在我国各类建筑结构中,钢筋混凝土结构占有相当大的比重。
由于火灾作用下,混凝土和钢筋的材料性能会发生严重劣化,结构构件及其内部将发生剧烈的内力重分布,结构变形显著加剧,从而使得结构的承载性能大大削弱,甚至危及结构的安全,导致结构发生整体倒塌和破坏[1~4]。
例如,1994年广东省珠海前山裕新织染厂有限公司前山纺织城的六层混凝土框架结构大楼发生火灾,灾后引起房屋倒塌,造成93人死亡,156人受伤;2003年湖南衡阳一栋8层的混凝土结构商住楼在火灾中倒塌,造成20名消防官兵死亡。
因此,研究钢筋混凝土结构的抗火性能十分必要和迫切。
钢材作为建筑物常用的材料,以其强度高、重量轻、抗震性能好和可靠性高等众多突出的优点而在工程实际中得到了广泛应用。
但是钢材的耐火性能较差,当温度为400℃时,其屈服强度将降至常温下强度的一半,温度达到600℃时,钢材将基本丧失全部强度和刚度。
因此,钢结构建筑面临的最大问题之一就是其物理特性和机械性能对高温很敏感,一旦发生火灾,钢结构的承载能力将降低,变形增加,并在较短时间内就可能达到极限状态甚至发生结构破坏,因而缺乏防火保护的钢结构在火灾中极易受到损害[1]、[4~6]。
2001年“九一一事件”中纽约世贸中心两座110层411米的钢结构大楼因飞机撞击后发生的火灾而倒塌,造成2830人死亡;2001年5月台湾东方科学院钢结构大楼(30层)发生火灾,顶部数层的钢梁发生局部扭曲,楼层最大挠度达30cm以上,钢梁与钢柱发生断裂破坏;1993年福建省泉州市一座钢结构冷库发生火灾,造成3600m2厂房烧塌;1998年北京市环岛家具城发生火灾,钢结构发生整体倒塌;1996年江苏省昆山市一轻钢厂房发生火灾,4320m2的厂房烧塌。
火灾造成的结构破坏,除造成人员伤亡以及直接经济损失外(结构损失),还可能造成更大的间接经济损失(如工厂停工)[1]。
例如,2003年上海大众汽车制动器厂发生火灾,因钢结构厂房的破坏,使工厂停工,致使大众汽车生产线的汽车总装受到影响。
国内外统计表明,火灾引起结构失效造成的间接经济损失,约为直接经济损失的3倍。
由此可见,进行结构抗火理论研究具有重要意义。
特别是通过系统的理论分析和研究,建立一整套科学、可靠的结构抗火设计方法,以避免因结构在火灾中破坏或倒塌所造成的人员伤亡,并减少因结构在火灾中的破坏或倒塌所造成的经济损失[6~16],变得尤为紧迫和必要。
结构抗火研究的主要目的有两方面:
一是制定一套合理、方便、实用的结构抗火设计方法,确保结构在火灾的一定期限内具有足够的承载力,以便于组织人员撤离,消防人员灭火等工作的进行;二是对火灾后结构的损伤程度作科学、准确的评价,并据此制定受损结构的修复和加固方案,确保火灾后经修复结构的安全性,最大限度地发挥经济效益。
1.2国内外结构抗火研究的历史发展
1.2.1混凝土结构抗火研究的历史发展[1~4]
为保证结构抗火安全,国际上对火灾研究较早,美国于1890年成立了国家消防协会(NationalFireProtectionAssociation),同年建立了保险商实验室(UnderwritersLaboratories);1901年国家标准局(NationalBureauofStandards)成立;1974年,美国组织了防止及控制火灾联合行动,并在国家标准局成立了火灾研究中心(CenterforFireResearch);1990年,火灾研究中心和建筑技术中心(CenterforBuildingTechnology)合并成今天的建筑与火灾研究实验室(BuildingandFireResearchLaboratory),继续对火灾科学和工程问题进行全面研究。
此外,波特兰水泥协会、美国混凝土协会、美国预应力混凝土协会、欧洲国际混凝土协会先后成立混凝土结构抗火研究小组,主要研究了混凝土的高温特性[17~27]、梁[28]、柱[29~33]和板[34]的抗火性能及框架的火灾反应[35]与结构构件的计算方法[36~45]。
哈佛大学、麻省理工学院、伯克利加州大学、马理兰大学、伍斯特理工学院等也在积极参与火灾研究。
英国于1897年,在当时的不列颠防火委员会(BritishFirePreventionCommittee)和火灾保险委员会(FireOffices’Committee)的主持下,在Regens-Park建成了第一座火灾试验场,在该试验场可以进行各种构件抗火性能和材料燃烧性能的试验。
1918年,火灾工程师协会(InstitutionofFireEngineers)成立;1935年,火灾保险委员会新的火灾试验炉在Boreham-wood建成;1947年,组建了火灾研究所;1968年,在卡丁顿建立了目前世界上独一无二的火灾实验室,可以对高达十层的建筑结构的抗火性能进行足尺寸试验研究。
目前爱丁堡大学、谢菲尔德大学、帝国大学等也在积极开展火灾研究。
加拿大、瑞典、挪威、新西兰、澳大利亚、日本等国也对火灾问题开展了广泛研究。
国内钢筋混凝土结构的抗火研究起步较晚,1989年火灾科学国家重点实验室在中国科学技术大学成立,原冶金部建筑科学研究总院、清华大学、同济大学等在20世纪80年代中后期开始进行了混凝土的材料[46~50]、构件[51、54]和结构[55、56]的抗火性能及反应研究,其中文献[51]对17根钢筋混凝土梁进行了抗火性能试验(最高温度达850℃),考察了不同荷载水平、混凝土保护层厚度、纵向钢筋配筋率对梁的耐高温极限的影响。
此外,研究了不同恒定温度下的极限抗弯强度和极限抗剪强度。
试验结论如下:
(1)高温下钢筋混凝土简支梁破坏特征与常温不同,无论先加载还是先升温,破坏都是突然的。
受拉裂缝分布均匀,但比常温下的宽度大且数量少。
拉区裂缝开展得很高,一直延伸到梁顶,压区混凝土被压溃区段的高度和长度都很小。
(2)随着恒载值的增加,梁的极限温度逐渐减小,跨中挠度逐渐增大。
当恒载增加到一定值后,极限温度变化很小;随着恒定温度的增加,梁的极限荷载逐渐减小,破坏时跨中挠度逐渐增大。
(3)受拉钢筋在底部、梁两侧和三面受火的构件,增加底面混凝土保护层厚度,能提高构件的耐火性能,但过多地增大保护层厚度并不适宜,侧向砼保护层厚度增加对抗火性能基本无影响。
(4)增加受火面纵向受拉钢筋率,能提高构件的抗火能力,配HRB335级钢筋比配HPB235级钢筋的耐火性能要好。
(5)高温下简支梁的强度、变形以及极限温度与荷载—温度密切相关,先加载与先升温相差很大。
恒载升温和恒温加载是不可逆的。
文献[52]试验了不同升温曲线、荷载水平和保护层厚度下简支梁的抗火性能。
试验结果如下:
(1)受火面积增大对梁的抗火不利,三面加温的梁裂缝、挠度增长最严重,两面加温次之,一面加温时裂缝和挠度增长最慢。
(2)增加底面混凝土的保护层厚度,能够提高构件的耐火性能。
(3)作用荷载大于极限荷载的50﹪,钢筋砼简支梁的抗火能力会急剧降低。
对于连续梁,文献[51]认为:
主要结论如下:
(1)不论荷载水平、加载位置如何,不管是单跨升温还是双跨升温,高温下混凝土连续梁的破坏相对简支梁要缓慢得多,其抗火能力明显比简支梁高得多。
(2)高温下钢筋混凝土连续梁一般在跨中截面出现塑性铰,在中间支座截面出现塑性铰,形成机构而破坏,其破坏机构与常温下的不同,且高温下出现的塑性铰与常温下的塑性铰也不同,其承受弯矩的能力温度增加而不断降低,是一个可变塑性铰。
(3)不同荷载水平、加载位置以及单跨和双跨升温情况,其内力重分布程度不一样。
加载位置的改变对内力重分布影响最大,而单跨升温和双跨升温的不同对内力重分布影响较小。
(4)升温跨梁的最大挠度均随温度增加而逐渐增大,且温度较高(>400℃)时,增大的速度更为明显。
(5)连续梁试件端支座沿梁长方向不受约束,可以自由移动,所以不存在梁端轴向力。
而实际结构中,梁端一般受到约束。
约束的刚度越大,产生的轴向力也越大。
这种轴向力不仅对梁本身的强度和变形产生影响,而且使相邻杆件产生附加内力,从而引起相连结构的内力发生重分布。
由于梁端轴向位移是温度的函数,因此在整个升温过程中,结构内力将不断发生变化。
对于压弯构件抗火试验,文献[53、54]认为:
钢筋混凝土压弯构件在高温下的受力、变形性能很复杂,与常温下的特点迥然不同。
结论如下:
(1)偏心受压柱与轴心受压柱相比,骨料的种类对后者的影响更为明显。
在相同的预加荷载下,轴心荷载下钙质骨料柱的耐火极限比硅质骨料柱增加130﹪;而在偏心荷载下,只增加10﹪。
(2)预加载水平。
随着预加荷载与极限荷载比值的增加,轴心受压砼柱耐火极限急剧减小,而且由混凝土骨料造成的构件之间耐火极限的差异也在减少。
(3)混凝土强度。
在常温下,提高混凝土的强度以增加柱的承载力是极为有效的措施。
但对于高温构件,在钢筋含量、混凝土骨料种类、截面积、端部条件及含水量均接近的条件下,混凝土强度提高50%,由34.5MPa增加至51.7MPa,轴心受压构件的耐火极限仅提高7﹪。
(4)钢筋配筋率。
对于轴心受压柱,纵向钢筋的含量增加一倍以上,柱的耐火极限仅提高12﹪。
对称配筋轴心受压构件,单边配筋率从0.5%增至1.11%,承载力提高17.2%。
因此,增加纵向钢筋配筋率并不能显著改善钢筋混凝土轴心受压柱的抗火性能。
(5)截面大小。
由于混凝土的热惰性,柱体内部温度比外部受火面的温度低,在其它条件相同的情况下,粗柱耐火极限高。
而且,粗柱一般为压坏,细柱则多是侧向位移过大而破坏。
(6)端部约束条件。
端部约束条件越强,耐火极限越高。
两端铰支与两端固定支座的柱在承受轴心压力时,抗火性能无太大差异。
在长细比
范围内,轴心受压柱的有效长度对抗火性能无明显影响。
对于偏心受压柱,皆因侧向位移过大而导致破坏,端部的约束能够减小侧向位移,对柱的耐火极限有提高的作用。
(7)保护层厚度。
如果受拉钢筋的保护层越厚,钢筋的温度可能就越低,相应的强度降低就越小。
对大偏心受压构件起决定作用的是受拉钢筋,在其它条件相同的情况下,随着混凝土保护层厚度的增加,构件的挠度相对较小,而承载能力提高较快。
对于高温下超静定结构的内力重分布和变形规律,文献[51,55~56]的抗火试验表明:
(1)单跨升温时梁各跨跨中的挠度比双跨升温时要大。
(2)框架结构受火作用会产生较大的内力重分布。
在单跨升温情况下,未升温跨也会产生较大的内力重分布,跨中的挠度比常温试验时要大。
(3)框架梁、柱在升温过程中轴向膨胀量很大。
在实际结构中,因受邻近梁柱约束使框架整体产生很大的附加应力。
(4)高温作用下,改变了塑性铰出现的次序、位置、破坏机构和极限承载力。
(5)随着恒载值和梁柱刚度比的增加,框架的极限温度减小。
特别当梁柱刚度比较大时,高温作用下框架柱不仅柱中出现塑性铰,而且柱底还出现剪切塑性铰。
因此,在抗火设计时要尽量避免强梁弱柱的情况。
(6)随着温度的增加,框架梁跨中相对位移厂逐渐增大。
恒载值较大的框架在高温下的位移厂要比恒载值较小的框架大得多。
而梁柱刚度比差别引起的变化,在温度小于600℃时很不明显,在温度大于600℃时才有所不同。
随着恒载值和梁柱刚度比的增加,框架柱向外弯曲增大。
尤其是梁柱刚度比较大的框架柱向外弯曲十分严重。
值得注意的是,梁柱刚度比较大的框架在开始升温时,柱由向外弯曲逐渐变为向内侧弯曲,然后随着温度的增加,又向外弯曲。
(7)随着温度增加,框架梁端弯矩先是逐渐增大,然后逐渐减小。
随着恒载值减小、梁柱刚度比增加,梁端弯矩增加的幅值逐渐增大。
其中,梁柱刚度比的影响尤为突出。
(8)不论恒载值、梁柱刚度比大小,框架柱底弯矩在升温过程中都将经历由正弯矩(框架内侧受拉)到负弯矩,然后又回到正弯矩这样一个过程。
柱底剪力也将随温度增加而发生变化。
随着恒载值、梁柱刚度比增加,负弯矩的温度区段减小。
特别是负弯矩时最大温度值逐渐减小,弯矩变化的幅值明显地不同。
随着恒载值增加,柱底剪力开始逐渐下降和之后上升的梯度都很大;而随着梁柱刚度比增加,柱底剪力由开始随温度逐渐减小变成为随温度逐渐增加。
同期国内外还开始研究钢—混凝土组合构件的抗火问题[57~62],特别是加拿大国家防火实验室对钢管混凝土柱的抗火性能进行了系统的试验与理论研究[59~62],但国内外对钢—混凝土组合梁和组合板抗火的理论研究较少。
国内原哈尔滨建筑大学、福州大学90年代后期开始研究钢管混凝土柱的抗火性能,同济大学则于90年代末以后分别研究了钢—混凝土组合板[63,64]和组合梁[65]的抗火性能。
1.2.2钢结构的抗火研究的历史发展[1],[4],[5]
对钢结构抗火性能的研究最早是以简单的单个构件为对象开始研究的,研究方法包括试验研究和理论研究。
构件的抗火性能研究主要针对钢梁、钢柱、节点、楼板进行,对高温下钢梁、钢柱的结构受力、变形性能的分析主要基于常温下的钢构件受力、变形性能分析方法,采用高温下的结构材料特性进行分析。
国外对于火灾环境下钢结构的性能及结构响应的数值模拟起步较早,在早期的研究成果中,对于钢梁和钢柱,英国标准[66]和欧洲标准[67]是根据荷载比(高温下的荷载与常温下的极限承载力的比值)和梁端边界条件来确定构件的临界温度;文献[68]给出了单根构件火灾下分析的一些基本要素,并给出了考虑不同约束、不同温度梯度和荷载分布的简单计算公式。
文献[69]分析了火灾下整体结构中梁柱的反应,提出了以整体结构为抗火分析对象的必要性。
文献[70]提出了一种计算高温下无侧向位移约束工字型钢梁横向屈曲载荷的方法,用SAFIR程序进行横向屈曲的数值分析,把计算结果与不同温度下120根梁的试验结果进行了比较,符合较好。
20世纪80年代以来美国、日本、英国、德国、瑞典、澳大利亚、新西兰等国在结构钢的高温性质[71~74]、钢梁[75~77]、钢柱[78~83]和钢框架[84~93]的抗火试验与理论研究方面取得了大量成果,编制了基于计算的钢结构抗火设计规范,如文献[66~68]等对钢构件及一些简单框架结构力学性能的模拟,特别在90年代初,英国BRE等在Cardington对一幢8层足尺钢框架建筑做了6组火灾试验,得到了许多具有开创意义的结果[88~90]。
而我国自20世纪80年代末90年代初才开始进行钢结构抗火研究,主要有中国建筑科学研究院和同济大学进行了高温钢材特性[94,95]、各类钢构件[96~100]、钢框架结构[101、102]的抗火试验与理论研究。
国内同济大学[97~99]研究给出了高温下不同类型钢梁、钢柱的极限承载力验算方法,这些高温承载力的验算公式表达形式与常温下钢构件的承载力验算公式一致,比较容易理解、应用。
国内有代表性的是:
李国强等[97,98]在试验中模拟钢梁在结构中的约束条件,利用变形协调条件求出由约束产生的温度内力。
赵金城等[100]指出采用与常温下相同形式的整体稳定公式计算高温压弯构件的缺点,并从高温下钢材的本构模型出发,忽略温度内力的影响,利用平衡条件建立了构件极限稳定分析的计算式。
1.3近年来结构抗火研究的主要进展
1.3.1混凝土结构抗火研究的主要进展[1]
1.3.1.1火灾高温下混凝土材料性能的研究进展
国内外学者对高温下混凝土的力学特性进行了大量的试验研究,给出了混凝土和高强混凝土的热物理性能(导热系数、比热、质量密度、热膨胀系数等)和力学性能的函数表达式[103]~[122]。
由于试验方法的不一致和材料本身的离散性,不同学者给出的函数表达式大致规律基本相同,所有试验结果都表明:
高温下混凝土的力学性能总体上呈现随温度升高逐渐劣化的趋势,主要表现为随着火灾温度的升高,混凝土的强度和弹性模量逐渐降低(其中弹性模量的降低速率通常比强度更大),混凝土的峰值应变逐渐增大,钢筋和混凝土的粘结强度下降,混凝土的徐变明显加快,在高温下会产生瞬态热应变[13,15]。
高温下混凝土的本构关系是混凝土高温数值模拟的基础,因而一直是国内外研究的热点[123~131]。
1.3.1.2钢筋混凝土构件及结构的抗火性能试验与理论研究
近几年,国内外学者分别对各类构件(如梁、柱、板等)和框架结构进行了一定的火灾(高温)试验和计算分析,得到了一些定性的认识[1]。
在板式构件方面[132~149],研究结果表明:
(1)火灾下钢筋混凝土连续板的破坏形态和常温下有明显不同,楼板是火灾过程中结构最薄弱的部位,钢筋保护层厚度对板的抗火性能影响显著;
(2)钢筋混凝土楼板在火灾高温作用下会形成薄膜效应,钢筋混凝土楼板在火灾下应考虑侧向约束的作用。
在梁式构件方面[150~163],研究结果表明:
(1)钢筋混凝土简支梁在火灾高温下会产生与常温下完全不同的横向裂缝和龟状裂缝;火灾时混凝土梁的使用荷载大小对挠度反应有很大的影响。
(2)常温时属于适筋范围内的高配筋率简支梁,高温下其破坏形态容易转变为超筋破坏;梁的配筋率越高,高温后其承载能力的降低幅度越大。
梁的受拉区在高温时的承载力和刚度比常温状态下下降严重,而受压区在高温时和降温后的极限承载力常温条件下下降有限。
(3)火灾高温对梁的加温位置不同对连续梁的内力和挠度反应有很大影响,连续梁的抗火性能比简支梁要好。
在柱式构件方面[164~176],研究结果发现:
(1)四面均匀受火条件下,轴心受压柱主要因混凝土压碎而破坏,偏压柱则主要因侧向挠度过大而失效,骨料种类对轴压柱的影响比偏压柱要大,但端点约束对偏压柱的影响比轴压柱更为显著。
2)不均匀受火(如三面受火)柱的破坏形态与常温下截然不同,此时截面的强度中心与几何中心一般不再重合,常温下的轴压柱实际已处于偏压状态,最后呈现出与常温不同的小偏心受压破坏,且侧向极限变形较大,恒载升温柱比恒温加载柱的抗火性能要好。
3)国内外学者也研究了高温下钢筋混凝土柱承载力的简化计算方法。
美国学者认为钢筋混凝土柱抗火性能较好,当柱截面的直径或短边尺寸大于305mm后,柱的耐火极限基本上可以确保3个小时或者4个小时以上,满足抗火要求。
在框架结构方面[177~181],研究结果表明:
1)高温下框架结构容易发生剪切破坏和节点区受拉破坏。
2)由于构件的高温变形受到梁柱相互约束,框架内部将产生剧烈的内力重分布,这对结构的变形和强度具有重要影响。
从破坏现象来看,火灾中剪力作用对结构反应有显著影响。
1.3.2钢结构抗火研究的主要进展
1.3.2.1火灾高温下结构钢的材料特性
与钢结构抗火有关的材料特性主要包括强度(屈服强度、极限强度)、弹性模量、热膨胀系数、应力—应变关系及热传导系数和比热等热工参数。
国内外对高温下结构钢的材料特性进行较多的试验研究[5]、[6]、[182~191],试验得到了常用的结构钢的屈服强度和极限强度与温度的关系,分别以表格和拟合公式的形式给出。
结构钢在高温下完整的应力—应变关系目前普遍应用的是ECCS建议中采用的结果[183]~[187],国内外分别对常用的钢材及钢筋在高温下的性能进行了试验研究[94,95,186,187,189~191],积累了不少试验数据,其中文献[191]尝试给出结构钢的应力—应变—温度关系函数,但因高温下结构钢呈现很强的塑性,应力—应变关系本来就与荷载路径有关,同时还要考虑热膨胀的影响,要给出一个统一的应力—应变—温度函数非常困难。
1.3.2.2钢构件的抗火性能试验研究
近期国内外均对钢梁[194~199]、钢柱[200~205]、组合结构及结点[206~211]、钢框架[212~221]等进行了数量比较多的试验研究和模拟分析,其中英国的BRE、Manchester大学,Sheffield大学、法国的CTICM、荷兰的TNO、加拿大的NRC进行了比较多的试验研究[218~221],我国主要是同济大学[59~61,93]进行了钢梁、组合梁、钢柱等的抗火性能试验研究。
如文献[38]提出了一种计算高温下无侧向位移约束工字型钢梁横向屈曲载荷的方法,用SAFIR程序进行横向屈曲的数值分析,把计算结果与不同温度下120根梁的试验结果进行了比较,符合较好。
文献口。
提出了钢柱轴向弹性约束的数值模型和计算公式,用有限元程序FINEFIRE计算分析了不同轴向约束、长细比、横截面尺寸和初始荷载比钢柱的临界温度,并提出对有轴向约束钢柱按无轴向约束柱构件计算临界温度的修正方案。
1.3.2.3钢结构整体抗火性能研究
结构的主要功能是作为整体承受荷载。
火灾下结构单个构件的破坏,并不一定意味着整体结构的破坏,特别是对于钢结构。
一般情况下结构局部少数构件发生破坏,只将引起结构内力重新分布,结构仍具有一定的承载能力。
国内外所进行的钢结构的抗火试验研究[194~221],其目的主要为了研究结构在火灾下的破坏特征,为验证分析方法提供依据。
对于钢结构的抗火性能理论研究,大部分工作集中在用数值方法模拟火灾下钢结构的结构反应,其实质问题是结构非线性反应分析问题,分析中涉及材料的特性随火灾温度的变化、热膨胀的效应、构件截面温度不均匀分布、材料非线性和几何非线性等问题,
随着有限元法被广泛地用于钢结构的抗火分析计算中,结构在高温下的非线性以及钢材料性能随温度变化而变化这一特点,成为数值模拟中需要考虑的重点问题。
目前的文献[2,211,213~217](基本为钢框架结构)主要是利用三维非线性有限元方法分析了框架梁和梁柱连接处在火灾反环境下的反应历史,计算中以切向刚度阵为基础,考虑了非线性以及升温引起的材料性能降低和热膨胀在截面上的不均匀分布;
如文献[224]提出了一个二阶弹塑性铰法用于分析火灾环境下平面钢框架的结构响应,并建立了相应的有限元分析模型。
K.H.Tan[226]等对钢结构抗火试验、理论分析和数值模拟都进行了较为系统的研究。
包括:
主要基于Rankine理论和梁柱理论提出了一系列的关于二维和三维情况下钢结构火灾下的分析计算方法,还利用有限元推导了其增量的计测构件连接处在高温下的弯矩一转动特性的方法。
该方法能够较精确地计算无保护钢连接的刚度和强度退化,但会高估组合连接的强度退化。
国内对火灾环境下钢结构的数值模拟方面具有代表性的研究成果包括:
李国强等[2]基于试验的基础上提出了广义Clough模型,并考虑了材料非线性、几何非线性以及梁截面上温度不均匀分布,采用增量分析方法研究了高温钢结构的整体响应;
近年来,钢结构的抗火研究已逐渐发展到整个建筑结构在火灾中的反应分析,拟对钢框架的火反应进行整体的三维分析[227],并考虑构件间的半刚性连接、混凝土楼板的协同作用及降温阶段反向应变等影响因素
由于结构抗火分析是一个温度历程,而且温度作用、物理非线性和几何非线性等因素耦合,抗火分析的计算量非常大,同时对分析结果数据的甄别、整理和分析本身也是一个艰巨的任务,因此如何对整体结构的抗火性能进行数值模拟还是值得研究的问题,而目前对于整体结构在火灾下的破坏准则及整体结构倒塌过程和机理分析只有文献[222~224]作了报道。
因此对于火灾作用下整体结构的失效或破坏准则以及倒塌过程和模拟方法,需要做进一步的深入研究。
1.3.2.4结构抗火设计方法
结构抗火设计应满足如下要求:
结构抗火能力≥结构抗火需求。
按这一要求,结构抗火设计方法可分为:
1)基于试验的结构抗火设计方法。
结构抗火能力由标准结构构件的标准升温试验确定,结构抗火需求根据建筑的重要性及火灾的危险性,考虑构件的重要性,按构件以“菜单
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 火灾 耐火 性能 分析