轻钢门式刚架体系具有轻质高强、受力合理、造价低、建造周期短、适应性强、外形美观等特点,在我国广泛应用于建造生产厂房、存储仓库、批发市场等用途。但门式刚架结构和其他钢结构一样,主要缺点是在火灾的作用下,其强度、刚度和稳定性会迅速降低。如果没有合理的防火保护,结构很快被破坏,进而发生变形、垮塌,容易造成生命财产的重大损失,也会给消防人员的人员搜救和火灾扑救带来困难甚至是生命威胁。就具体的工程实例而言,准确测算门式刚架结构的极限温度和耐火时间,总结出此类建筑在火灾情况下的变形规律,可以为人员逃生、物资疏散和灭火救援提供安全时间的数据参考,利于对火灾事故处置提供科学的辅助决策,利于选择合理处置措施,以达到最大限度的保证人员生命安全和减少财产损失的目的。因此,对基于计算的钢结构抗火设计方法进行深入研究具有重要的理论意义和实用价值。本文分析了三个典型的门式刚架建筑火灾事故实例,三起火灾事故分别涵盖了不同的内部可燃物(常规可燃物火灾烟气升温缓慢,化学物品升温迅速)、不同的破坏形式(有倒塌,有严重变形)、不同的防火保护方式(有防火保护和无防火包括)以及不同的门式刚架几何尺寸。分析中,首先根据起火建筑物储存物品、当日天气情况等确定结构所受荷载情况,并按《建筑钢结构防火技术规范》规定的荷载组合,采用有限元软件ABAQUS进行常温下的结构受力分析。第二步根据不同的燃烧物采用相应的火灾烟气升温曲线,并根据构件采用防火保护的情况及构件的形状系数确定构件温度随时间变化的规律,利用ABAQUS进行火灾下的结构受力性能分析。通过采用该恒载升温的方式,使整个结构按实际情况升温,结构丧失承载力时的温度为结构的临界温度,对应的火灾时间为结构的耐火时间。通过将有限元分析方法得到的变形情况、最大挠度、耐火时间等与实际火灾下结构相应的反应进行比较,以验证有限元模型的正确性。采用验证的有限元模型,对具有不同跨度、高度、变截面构件的楔率、荷载比等参数的门式刚架火灾下的受力性能进行参数分析,得出所研究参数与临界温度、耐火时间的关系,并根据实例的跨度、高度以及是否采用防火保护等条件,得出实际火灾事故中门式刚架结构大致临界温度及耐火时间,为消防救援工作提供可靠的判断、决策依据,更好地保证人员和财产安全。
