【摘要】：門式剛架結(jié)構(gòu)憑借其在綜合經(jīng)濟效益方面的優(yōu)勢,被廣泛應用于工業(yè)廠房、倉儲、超市等各類建筑中。這類建筑物在遭遇火災后易倒塌破壞,造成生命財產(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)生附加應力,引起整體結(jié)構(gòu)的應力重分布,可能導致結(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消防過程中的溫度場時空分布規(guī)律以及單榀門式剛架結(jié)構(gòu)火災消防響應進行研究。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)在充分查閱文獻并經(jīng)可靠驗證的基礎上,采用火災動力學軟件FDS建立門式剛架結(jié)構(gòu)廠房火災消防模型,研究了可燃物平均熱釋放速率、消防介入時間及位置等參數(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。(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)熱分析所得不同時刻構(gòu)件的溫度以荷載形式施加到結(jié)構(gòu)上進行熱力耦合分析,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)件局部降溫導致剛架應力重新分布,嚴重時可造成結(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)由于噴水導致倒塌。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU998.1;TU31
【圖文】：

上海交通大學碩士學位論文事實上，在滅火噴水過程中，消防水沖刷會造成構(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)進入熱塑性狀態(tài)的部分材料硬化，導致結(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產(chǎn)的嚴重損失；同時，倒塌后大量新鮮空氣涌入，會進一步加速火災蔓延。研究門式鋼剛架結(jié)構(gòu)建筑在消防過程中的力學行為，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的取值，各國規(guī)范中的規(guī)定如下：結(jié)構(gòu)協(xié)會 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】

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本文編號：2739360