【摘要】：門式剛架結(jié)構(gòu)憑借其在綜合經(jīng)濟(jì)效益方面的優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉儲(chǔ)、超市等各類建筑中。這類建筑物在遭遇火災(zāi)后易倒塌破壞,造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。在消防滅火過程中,消防噴水后構(gòu)件局部不均勻降溫,構(gòu)件在約束狀態(tài)下產(chǎn)生附加應(yīng)力,引起整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。目前針對門式剛架結(jié)構(gòu)的抗火分析主要集中在火災(zāi)升溫階段,而對因消防降溫造成的破壞還幾乎沒有研究,本文以門式剛架廠房作為研究對象,采用數(shù)值模擬方法,對門式剛架廠房在火災(zāi)消防過程中的溫度場時(shí)空分布規(guī)律以及單榀門式剛架結(jié)構(gòu)火災(zāi)消防響應(yīng)進(jìn)行研究。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)在充分查閱文獻(xiàn)并經(jīng)可靠驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件FDS建立門式剛架結(jié)構(gòu)廠房火災(zāi)消防模型,研究了可燃物平均熱釋放速率、消防介入時(shí)間及位置等參數(shù)對門式剛架廠房內(nèi)部溫度場的空間分布和演化規(guī)律以及鋼梁的溫度梯度分布特點(diǎn)。(2)利用有限元軟件ABAQUS建立平面門式剛架模型,以FDS模擬結(jié)果作為平面門式剛架結(jié)構(gòu)溫度場的輸入條件,通過瞬態(tài)熱分析,得到各火災(zāi)消防工況下構(gòu)件的溫度分布和變化曲線;將瞬態(tài)熱分析所得不同時(shí)刻構(gòu)件的溫度以荷載形式施加到結(jié)構(gòu)上進(jìn)行熱力耦合分析,得到了消防降溫過程中門式剛架結(jié)構(gòu)的響應(yīng)及各參數(shù)的影響。分析結(jié)果表明,門式剛架結(jié)構(gòu)在消防滅火過程中,由于構(gòu)件局部降溫導(dǎo)致剛架應(yīng)力重新分布,嚴(yán)重時(shí)可造成結(jié)構(gòu)坍塌,因此在消防過程中必須注意,防止受火結(jié)構(gòu)由于噴水導(dǎo)致倒塌。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU998.1;TU31
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文事實(shí)上，在滅火噴水過程中，消防水沖刷會(huì)造成構(gòu)件局部驟然降溫，引起建筑物構(gòu)件收縮變形，并使已經(jīng)進(jìn)入熱塑性狀態(tài)的部分材料硬化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形重新分布，甚至造成結(jié)構(gòu)提前倒塌。門式鋼剛架結(jié)構(gòu)建筑的倒塌可能造成人員的重大傷亡和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失；同時(shí)，倒塌后大量新鮮空氣涌入，會(huì)進(jìn)一步加速火災(zāi)蔓延。研究門式鋼剛架結(jié)構(gòu)建筑在消防過程中的力學(xué)行為，盡可能避免消防過程引起的結(jié)構(gòu)破壞及建筑倒塌，從而降低消防人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)損失有重要意義。

圖 2- 1 高溫下各國規(guī)范中鋼材熱傳導(dǎo)系數(shù) 1 Heat transfer coefficient of steel in various countries under high temperatu定義為單位質(zhì)量的某物質(zhì)，溫度降低 1℃所放出的熱量或升高 衡量物質(zhì)儲(chǔ)存熱量能力的物理量。絕大多數(shù)物質(zhì)的比熱容都是鋼材的比熱容在溫度不同時(shí)的取值，各國規(guī)范中的規(guī)定如下：結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì) ECCS[55]規(guī)定的鋼材比熱容與溫度之間的關(guān)系為：5 2 238 10 20 10 470sC T T 和英國規(guī)范 BS5950[56]建議取sC =520 J/(kg℃)。范 EUROCODE 3[57]給出鋼材比熱容與溫度的變化關(guān)系式為：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 ℃ ℃（ ℃ ℃（ ℃ ℃（）℃（℃使用過程中，可以假定鋼材比熱容與溫度無關(guān)，EC3 推薦取值 C

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2739360