火灾（高温）下钢框架热力耦合分析及安全评价方法研究

建筑钢结构因其轻、快、好、省的特点在建筑行业得到快速的发展，但因其耐火性较差的弱点使钢结构建筑行业的应用受到了制约。正由于钢材的受火特性，使其在结构安全，构件安全，以及社会和经济问题方面的缺陷很显著。故钢结构防火、抗火、耐火及火灾后安全评价问题的研究具有重要意义。现今，火灾（高温）环境下钢结构研究主要集中在防火（建筑防火措施方面防止火灾和防火保护）、抗火（力学性能通过抵抗外界作用满足两种极限状态）以及耐火（火灾中能忍耐一定的时间而不破坏）三个方面，火灾后钢框架结构安全评价方法的研究较少。本文以前人的研究为基础，结合火灾学、传热学、结构力学及有限元理论，采用有限元分析软件ANSYS，对热力耦合作用下的钢构件、钢框架结构的静力特性进行研究。分析了不同受火面的钢构件在火灾（高温）下的温度分布发展规律及热力效应损伤机理；探讨了不同火源位置的钢框架结构在火灾（高温）下的温度分布发展规律及热力效应损伤机理；同时对钢框架结构火灾后的安全评价方法进行初步研究。通过理论分析，得到了不同受火面的钢构件不同时段的温度发展规律以及热力效应损伤机理；揭示了钢框架结构在不同受火位置不同时段下的温度发展规律以及热力效应损伤机理，从而更好地反映结构的抗火性能。本文提出火灾后钢框架结构的安全评价方法，由安全评价方法推算出灾后损失情况，揭示了各类构件的损伤程度、火灾达到的最大温度、构件热力效应及燃烧持续时间等参数，以期指导后续修复，既不盲目加固又能保障居住和使用安全，促进房屋的有效利用。通过本文对火灾（高温）下钢框架热力耦合分析及安全评价方法研究，可为火灾下钢结构的抗火安全研究及灾后安全评价提供一定的借鉴。