本文關(guān)鍵詞：基于有限元法的大空間混凝土結(jié)構(gòu)抗火性能研究

  更多相關(guān)文章： 框架結(jié)構(gòu) 火場(chǎng)分析 有限元分析 抗火性能 大空間

【摘要】：伴隨著改革開(kāi)放進(jìn)程的深入,社會(huì)經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了一個(gè)高速發(fā)展階段,國(guó)內(nèi)的城市化進(jìn)程發(fā)展非常之快,這樣快速的建設(shè)對(duì)消防事業(yè)提出了新的要求,由于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)本身的環(huán)境復(fù)雜加之不同時(shí)期建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不同,因此滅火救援人員難以對(duì)建筑的危險(xiǎn)性作出準(zhǔn)確判斷。目前階段對(duì)建筑物抗火性能的研究主要集中在設(shè)計(jì)階段如何延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的耐火極限等方面,沒(méi)有針對(duì)火災(zāi)發(fā)生后能夠輔助消防人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行判斷的方法和工具,導(dǎo)致了許多傷亡以及損失。本文以某改建中的大型商場(chǎng)為例,應(yīng)用火災(zāi)模擬軟件FDS以及有限元分析軟件ANSYS對(duì)火災(zāi)作用下建筑空間內(nèi)部溫度變化、建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的溫度場(chǎng)分布以及建筑結(jié)構(gòu)的受力和變形進(jìn)行研究,與內(nèi)力簡(jiǎn)化計(jì)算方法的對(duì)比,尋找適用于消防人員的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)性分析方法。主要做了以下工作：1.首先是對(duì)常見(jiàn)的引起火災(zāi)的原因做出研究,而后以某商場(chǎng)作為研究對(duì)象進(jìn)行分析,對(duì)商場(chǎng)內(nèi)部主營(yíng)服裝的部分進(jìn)行全面的火災(zāi)荷載密度和實(shí)際分布情況調(diào)查,基于此條件采用FDS來(lái)分析火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)的環(huán)境溫度場(chǎng)分布、真實(shí)的火災(zāi)升溫曲線,為接下來(lái)的有限元分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.針對(duì)建筑材料的抗火性能研究,主要是鋼筋和混凝土在不同溫度時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和熱膨脹系數(shù),這些數(shù)據(jù)再次結(jié)合FDS模擬得到的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù),之后運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件來(lái)分析鋼筋混凝土和梁柱構(gòu)建,得到仿真的溫度場(chǎng)。3.基于等效剛度的定義,得出了梁柱構(gòu)件在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生的變形和內(nèi)力的算法。對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)使用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合分析,找出不同時(shí)刻框架在豎直和水平兩個(gè)方向上的位移,還有溫度場(chǎng)分布云圖和VonMises應(yīng)力分布云圖。最后將仿真得到的數(shù)據(jù)和基于等效剛度的定義的梁柱構(gòu)件在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生的變形和內(nèi)力的簡(jiǎn)化算法數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,在誤差范圍內(nèi)說(shuō)明了簡(jiǎn)化算法的有效性,由于簡(jiǎn)化算法較為簡(jiǎn)單,因此可以用于框架結(jié)構(gòu)在高溫條件下變形和受到內(nèi)力的基本分析。本文所做的工作為今后消防部門在滅火救援預(yù)案的制定、滅火戰(zhàn)斗行動(dòng)方式的改進(jìn)、現(xiàn)場(chǎng)戰(zhàn)斗指揮決策輔助起了一定參考作用。
【關(guān)鍵詞】：框架結(jié)構(gòu) 火場(chǎng)分析 有限元分析 抗火性能 大空間
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU37;TU352.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)大空間火災(zāi)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 鋼筋混凝土抗火性能的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 大空間下火災(zāi)的基本特性與分析方法17-27
• 2.1 火災(zāi)概述17-22
• 2.1.1 建筑火災(zāi)發(fā)生條件17
• 2.1.2 火災(zāi)的定義和分類17
• 2.1.3 火災(zāi)中熱的傳播途徑17-19
• 2.1.4 建筑火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程19-21
• 2.1.5 建筑火災(zāi)影響因素21-22
• 2.2 大空間建筑火災(zāi)特點(diǎn)22-24
• 2.2.1 大空間建筑的分類23
• 2.2.2 大空間公用建筑火災(zāi)火蔓延特性的主要影響因素23-24
• 2.3 火災(zāi)的計(jì)算機(jī)模擬方法24-26
• 2.3.1 專家系統(tǒng)24
• 2.3.2 網(wǎng)絡(luò)模擬24-25
• 2.3.3 區(qū)域模擬25
• 2.3.4 場(chǎng)模擬25
• 2.3.5 混合模型25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 基于FDS的火場(chǎng)模擬分析27-43
• 3.1 大型商場(chǎng)服裝層活動(dòng)火災(zāi)荷載調(diào)查27-32
• 3.1.1 國(guó)外的部分火災(zāi)荷載調(diào)查統(tǒng)計(jì)27-28
• 3.1.2 某大型百貨大樓服裝層活動(dòng)火災(zāi)荷載的調(diào)查報(bào)告28-32
• 3.2 基于FDS的火災(zāi)溫度場(chǎng)仿真32-37
• 3.2.1 FDS介紹及其基本理論32-33
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分33-34
• 3.2.3 商場(chǎng)模型的建立34-35
• 3.2.4 火源與可燃物的處理35-36
• 3.2.5 通風(fēng)口的定義36-37
• 3.2.6 輸出參數(shù)37
• 3.3 計(jì)算結(jié)果及分析37-42
• 3.3.1 熱釋放速率曲線38
• 3.3.2 豎直方向溫度場(chǎng)38-39
• 3.3.3 水平方向溫度場(chǎng)39-40
• 3.3.4 火災(zāi)升溫曲線40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于ANSYS的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析43-55
• 4.1 高溫下鋼筋混凝土材料熱工性能43-47
• 4.1.1 高溫下混凝土的材料熱工性能43-46
• 4.1.2 高溫下鋼筋的材料熱工性能46-47
• 4.2 基于ANSYS的瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元分析47-51
• 4.2.1 問(wèn)題描述及計(jì)算假定47-51
• 4.3 瞬態(tài)熱有限元結(jié)果分析51-54
• 4.3.1 框架柱截面溫度場(chǎng)分析52-53
• 4.3.2 框架梁溫度場(chǎng)分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 高溫下鋼筋混凝土框架內(nèi)力與變形的有限元分析55-74
• 5.1 高溫作用下鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能55-59
• 5.1.1 鋼筋的力學(xué)性能55-57
• 5.1.2 高溫下混凝土的力學(xué)性能57-59
• 5.2 火災(zāi)下框架結(jié)構(gòu)溫度內(nèi)力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法59-66
• 5.2.1 剛度等效截面59-61
• 5.2.2 受火梁溫度內(nèi)力及變形的計(jì)算61-64
• 5.2.3 受火柱溫度內(nèi)力及變形計(jì)算64-66
• 5.3 基于ANSYS的框架結(jié)構(gòu)模型的建立66-68
• 5.3.1 基本假設(shè)66
• 5.3.2 模型建立66-68
• 5.4 框架結(jié)構(gòu)熱—結(jié)構(gòu)耦合分析68-73
• 5.4.1 框架溫度場(chǎng)分析結(jié)果68-69
• 5.4.2 框架水平方向變形分析69-70
• 5.4.3 框架豎直方向變形分析70-71
• 5.4.4 框架應(yīng)力分布情況71-72
• 5.4.5 計(jì)算與仿真結(jié)果的比對(duì)72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第6章 結(jié)論及展望74-77
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82

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