大跨度建筑钢结构性能化抗火设计方法
Performance-Based Fire-Resistant Design Method for Long-span Steel Structure
大跨度建筑由于内部空间广阔、造型宏伟美观而被广泛应用,但大跨度建筑结构复杂、火灾荷载大、火势蔓延快且难以扑救,而且钢材本身耐火性能较差,易造成重大的人员和财产损失.目前,结构抗火研究主要采用基于现行规范的"处方式"抗火设计方法,缺乏科学性、有效性和经济性,在实际建筑结构抗火设计中具有较大的局限性.而基于性能的抗火设计方法使火灾安全目标、火灾损失目标和设计目标良好结合,尤其适用于那些超出现有规范要求的建筑.因此,深入开展大跨度建筑钢结构性能化抗火设计方法的研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值.本文结合理论分析和数值模拟,对大跨度建筑钢结构性能化抗火设计方法进行了系统的研究,具体研究工作包括以下几方面:(1)大空间建筑火灾场景设计方法研究.介绍了基于概率的火灾场景事件树模型,结合大空间建筑火灾的特点,总结了大空间建筑火灾场景的设计方法,并采用FDS对实际工程案例进行火灾场景设计分析.(2)大空间建筑火灾温度场分析.采用基于场模型的分析方法,使用FDS对影响大空间建筑火灾温度场的各种因素进行分析,并在此基础上进行钢构件升温的计算.(3)火灾下网壳结构稳定承载力的参数分析.以单层球面网壳结构为分析对象,采用有限元软件ANSYS对结构进行非线性分析,研究各参数对结构稳定承载力的影响,总结了火灾下网壳结构稳定承载力随各参数的变化规律.(4)火灾下网壳结构临界温度和耐火极限的参数分析.采用火灾下结构构件的弹塑性破坏准则,通过对火灾下网壳结构进行构件破坏路径的跟踪分析,确定结构临界温度和耐火极限随各参数的变化规律,总结了火灾下网壳结构耐火性能的影响因素.
- 作者：
- 郭胜
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 赵金城；史健勇
- 中图分类号：
- TU391；TU352.5
- 关键词：
- 大跨度建筑火灾；性能化抗火设计；火灾场景设计；火灾温度场；单层球面网壳；非线性分析
- long-span building fire；performance-based fire-resistant design；fire scenarios design；fire temperature field；single layer spherical reticulated shell；nonlinear analysis
- 基金项目：
- 上海市科学技术委员会科研计划