火災下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)損傷及抗連續(xù)倒塌性能研究

發(fā)布時間：2020-06-22 19:30

【摘要】：火災作為一種具有巨大破壞性的災難,給人類的生命、財產(chǎn)、安全等方面造成了嚴重的損失。在所有的火災事故中,建筑火災所占的比例尤為突出。近年來,由于隔震結(jié)構(gòu)在地震中的良好表現(xiàn),越來越受到人們的重視,也使得基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在醫(yī)院、通信等生命線工程中大量使用。如此,也增加了意外火災發(fā)生在基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)中的概率�；A(chǔ)隔震建筑發(fā)生火災時,會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和橡膠隔震支座的性能產(chǎn)生很大影響,對橡膠隔震支座的損害尤為明顯。當橡膠隔震支座受損后,若剩余結(jié)構(gòu)不能有效的承擔支座損傷造成的內(nèi)力變化,就會發(fā)生進一步的破壞,進而形成結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌。為此,本文進行了以下內(nèi)容的研究:1)火災下材料的熱工性能建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生火災時,結(jié)構(gòu)表面會先受到熱輻射和熱對流的作用,然后再通過熱傳導作用向結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳遞溫度荷載。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在高溫下的溫度場分布和力學性能與材料的熱工性能密切相關(guān)。因此,本文在前人的研究基礎(chǔ)上進行了鋼材、混凝土等材料熱工性能的選取,并使用ABAQUS擬合了橡膠材料溫度相關(guān)性的本構(gòu)模型來開展后續(xù)的數(shù)值模擬工作。2)火災下隔震結(jié)構(gòu)的損傷結(jié)構(gòu)的損傷模型一般可以分為材料、構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)三個層次。學者已經(jīng)對火災下結(jié)構(gòu)的損傷模型進行了一些研究,同時也提出了不同層次下的損傷指數(shù)�；趯W者對結(jié)構(gòu)構(gòu)件火災后損傷指數(shù)的研究,本文進行了橡膠隔震支座火災下單參數(shù)損傷指數(shù)(即構(gòu)件在火災中的破壞僅與剛度這一種參數(shù)相關(guān))的研究。結(jié)果表明:橡膠隔震支座的損傷指數(shù)隨受火時間的增加而增加,在受火75min時發(fā)生破壞;保護層對減緩橡膠隔震支座耐火性能的衰減發(fā)揮著重要作用。3)基于實體單元建模的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)框架火災下的溫度場及其抗連續(xù)倒塌性能分析本文首先建立了基礎(chǔ)隔震一榀框架實體模型,對結(jié)構(gòu)不同位置發(fā)生火災時結(jié)構(gòu)溫度場分布和位移響應(yīng)進行了研究,并對框架進行邊支座受火、中支座受火和雙中支座受火三種火災工況,研究火災下結(jié)構(gòu)的整體性能及抗連續(xù)倒塌性能。結(jié)果表明:橡膠隔震支座半面受火、全面受火和鋼筋混凝土柱三面受火、四面受火的溫度場分別呈現(xiàn)單軸對稱和雙軸對稱的狀態(tài),且當結(jié)構(gòu)隔震層受火時結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)較大;三種工況中隔震層梁的應(yīng)力變化均比其它層梁明顯,因此,設(shè)計中要加強隔震層梁的性能;邊支座受火失效和雙中支座受火失效后上部結(jié)構(gòu)梁端均產(chǎn)生塑性鉸,依據(jù)GSA標準判別出結(jié)構(gòu)發(fā)生了連續(xù)倒塌,而中支座受火失效后剩余結(jié)構(gòu)局部進入塑性階段,未發(fā)生連續(xù)倒塌。4)基于多尺度方法建模的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)火災下結(jié)構(gòu)的整體性能及其抗連續(xù)倒塌性能分析限于ABAQUS實體建模時對計算成本的過高要求,本文將受火部位建為實體單元,未受火部位則采用纖維梁單元且未受火的橡膠隔震支座用線性單元代替,實現(xiàn)了基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的多尺度建模分析。分析結(jié)果表明:采用基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)多尺度建模分析方法能夠很好的進行基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)局部受火下整體結(jié)構(gòu)性能的模擬;橡膠隔震支座受火時結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移、曲率、截面應(yīng)力和塑性鉸分布規(guī)律與受火支座的數(shù)量和位置有關(guān);結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌判定中單個內(nèi)力指標并不全面,應(yīng)使用多個內(nèi)力指標增加判定結(jié)果的準確性。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU435;TU352.12
【圖文】：

春曉,火災,花園

碩士學位論文第 1 章緒論1.1 研究背景及意義火使人類的進化與生產(chǎn)力的發(fā)展得到了快速提升，但同時火災也會給人類的生命、財產(chǎn)、安全造成災難性的危害。有關(guān)部門進行的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明：從80 年代至今由火災造成的經(jīng)濟損失在所有災害損失中占了比較大的比例。其中，建筑火災能占到全部火災種類的 80%[1,2]，是給人類生命財產(chǎn)造成最大損失的火災類型。例如 2017 年 2 月 5 日，浙江省天臺縣赤城街道春曉花園第 5 幢大樓發(fā)生火災，造成 18 人死亡，18 人受傷；同年 12 月 1 日，位于天津市河西區(qū)友誼路與平江道交口處一大廈發(fā)生火災，過火面積 300 平米左右，造成 10 人死亡，5 人受傷。

火災,河西區(qū),友誼,隔震技術(shù)