冲击荷载作用后钢框架结构抗火性能研究

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在冲击荷载作用下,往往会发生火灾,对在冲击荷载和火共同作用下建筑物的破坏与倒塌效应研究,既是多学科交叉的难度很大的科学问题,又是具有国家安全防护意义的工程实际问题。近年来国际上发生多次大型建筑物在冲击荷载作用下倒塌破坏的惨剧,给生命财产造成巨大的损失,如众所周知的“9.11”事件,是人类进入21世纪以来影响最大的灾难性事件,也是对防止结构倒塌破坏研究的一次重大挑战。我国有不少具有重要政治与经济意义的标志性建筑和重大工程,这些标志性建筑和重大工程一旦发生类似“9.11”事件,将给国民经济造成巨大损失,对遭受冲击荷载和随之而来的火灾共同作用的建筑物的破坏性能研究并提出提高结构抗火承载力的措施,是公众及工程界非常关心、迫切需要解决的问题。本文用大型有限元软件ABAQUS,对冲击荷载对钢框架结构抗火承载力的影响进行了仿真分析,具体内容包括三部分,第一部分为有限元模型的建立与试验验证:对试验进行简单的介绍;并详细论述有限元模型的建立过程,包括材料的本构关系、有限元程序、单元类型、显式求解方法、加载过程等;最后通过对仿真计算结果与试验结果的对比进行验证。第二部分通过计算结果对比确定了简化计算模型,研究了关键构件破坏后产生的初始缺陷对结构抗火承载力产生的影响,并运用MATLAB回归出这种情况下结构破坏时间的修正系数,为重要结构的防火设计提供参考。第三部分为提高结构抗火承载力措施的研究:提出两种方法以避免结构在遭受突然撞击后在随后发生的火灾中很快失去承载能力,即增加防火涂料厚度和在梁底加钢绞线,并通过计算验证了方法的可行性。
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