基於子結構的多高層鋼結構耐火性能及倒塌破壞機理

《基於子結構的多高層鋼結構耐火性能及倒塌破壞機理》是依託北京工業大學，由陳適才擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於子結構的多高層鋼結構耐火性能及倒塌破壞機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳適才
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

對於多高層鋼結構的火災安全，目前主要是通過考慮單獨構件在火災下的承載力來實現，但由於單獨構件的受力狀態和約束條件與實際結構中的構件不同以及整體結構中受熱構件與周圍構件存在相互作用，所以單獨構件的破壞並不代表實際結構的破壞。另外，由於多層結構上部樓層的影響，約束構件、單層或雙層框架的破壞機制與整體結構的也不盡相同。直接通過整體結構的火災試驗來研究構件以及結構的耐火性能與破壞機理，費用昂貴，而採用子結構的方法可能為此提供一有效途徑。因此，本項目以結構的耐火性能和倒塌破壞機理為研究目標，從考慮整體多層結構影響的子結構模型入手，通過子結構模型的火災試驗研究，結合精細化的數值分析方法，對考慮整體結構影響的構件耐火性能、局部火災引起整體結構的破壞機理、以及各種因素的影響規律等問題進行深入研究。本項目的研究成果可以為多高層鋼結構的防火設計以及火災下整體結構的倒塌性能評估提供分析方法和參考依據

結題摘要

本項目針對多高層鋼結構的火災安全，結合我國鋼結構的結構形式特點，以整體結構的耐火性能和倒塌破壞機理為研究目標，從考慮整體高層結構影響的子結構模型入手，通過子結構模型的火災試驗研究，結合精細化的有限元分析方法，對考慮整體結構影響的構件耐火性能、局部火災引起整體結構的破壞機理和倒塌機制、以及各種影響因素的影響規律等問題進行深入系統的研究。本項目通過整體結構的火災反應規律分析，以大型商業軟體ABAQUS建立了整體結構有限元數值模型，分析了整體結構的耐火性能和反應規律，並對破壞形式進行分類，提出了兩個能考慮整體高層結構破壞形式的子結構模型；通過相應子結構模型的耐火試驗研究，分析了子結構模型的火災行為特徵以及變形破壞規律，並檢驗了現有基於構件的設計方法的有效性，完成參數影響分析，給出不同樓層高度、軸向約束剛度、幾何物理和材料屬性參數以及局部屈曲等各參數影響規律，提出了子結構耐火極限的計算方法；結合精細化的數值方法，對考慮整體結構影響的構件耐火性能、局部火災引起整體結構的破壞機理及各種因素的影響規律等問題進行了研究，分析完成非線性邊界條件下的結構破壞規律，提出了基於子結構模型的火災下鋼結構破壞倒塌的簡化分析方法。