局部火灾条件下某钢结构屋架的抗火保护研究.pdf

第 14卷第4期 火 灾 科 学 Vo1．14，No．4 2005年 10月 FIRE SAFETYSCIENCE Oct．2 00 5 文章编号：1004—5309(2005)-0251一O7 局部火灾条件下某钢结构屋架的抗火保护研究 蔡 昕 ，李宏旭 ，姚 斌 ，董毓利。，李晓东。，i,-J炳海 (1．中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室；2．广东省中山市消防支队；3．青岛理工大学土木工程学院) 摘要：本文针对局部火灾奈件下钢结构屋架的防火保护问题，结合典型案例提 出了一种基于性能计算分析的抗火 保护设计评估分析方法。首先通过火灾场蒂分析及烟气运动模拟计算，得到钢结构屋架所处的热环境，再计算各 构件在不同保护条件下的温升及应力分布，并判断构件及结构在不同的保护方式下是否失效，最后得到经济合理 的保护区域和防火涂层厚度。该方法可以为类似的局部火灾条件下钢结构抗火保护提供参考。 关键词 ：钢结构屋架；热环境；抗火保护；局部火灾 中图分类号：TU892 文献标识码 ：A 已成为国际火灾科学研究的前沿和热点 。][。但 目 1 引言 前尚缺乏对高层大空间建筑中钢结构屋架火灾安全 随着社会和经济的发展，钢结构建筑得到广泛的 评估及经济合理保护方法的研究。这类建筑的火灾 使用，然而钢材的物理和机械性能对高温很敏感，一 具有局部火灾的特点，按现行防火规范的要求进行抗 旦发生火灾，钢结构的承载能力降低，变形增大，在较 火保护可能会造成不必要的浪费。本文针对这类建 短的时间内就能达到极限状态 以至发生破坏 。对钢 筑的功能和结构特点进行分析，提出一种基于性能计 结构采取合理有效的抗火保护是保证建筑物火灾性 算分析的抗火保护设计分析方法，并应用于典型案 能、建筑物 内的人员安全、减少火灾损失的有效措施。 例。 传统钢结构抗火设计方法是：根据建筑物类别定 2 局部火灾情况下钢结构屋架的抗火保护设 出耐火等级，然后根据耐火等级规定结构构件的耐 计方法 火极限。结构设计者则根据结构的极限状态，计算火 灾下结构的耐火时间是否符合规范规定的耐火极限 当较大型的建筑发生火灾时，火灾产生的温度场 要求㈨引。 往往只会影响到钢结构屋架的部分区域。本文根据 通过试验方式或采用规定的温升曲线来确定构 建筑物的结构、功能等情况，设定合理的局部火灾场 件的耐火极限，根据防火设计规范要求采用恰当的抗 景，运用场模拟软件对火灾过程进行模拟计算，确定 火保护方法，虽具有简单、实用，对不同构件的耐火性 钢结构屋架所处位置的温度场分布，并通过火灾烟气 能有统一的判别基准等优点，但很难模拟实际构件的 中钢构件升温的物理模型及相应的公式，计算在无防 受热、受力和端部约束情况以及考虑局部火灾情况对 火涂料保护及有防火涂料保护情况下钢结构屋架中 钢结构抗火性能的影响，而导致现行规范对钢结构耐 各构件的温度及其随时间的变化，并用结构应力计算 火极限过于保守，但对某些特殊场所又不一定能达到 软件对整个结构的应力应变情况进行分析计算，确定 预期耐火极限要求，而存在发生破坏的可能。而基于 在当前温度及载荷状态下钢结构屋架是否失效。最 性能计算的钢结构抗火保护方法正在迅速发展之中， 后结合建筑设计防火规范所要求的耐火时间，确定合 收稿 日期：2005—08—28；修改日期 ：2005-09—30 基金项 目：国家 自然科学基金重大国际合作研究项 目(50320120156)；国家 “十五”科技攻关项 目(2004BA803B03—1) 252 火灾科学 FIRESAFETYSCIENCE 第 14卷第4期 理的钢结构屋架抗火保护方案。