《鋼結構火災行為相似理論、試驗方法及套用研究》是依託北京工業大學，由陳適才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋼結構火災行為相似理論、試驗方法及套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳適才
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對多高層鋼結構的火災安全，通過整體結構的火災反應規律分析，提出了兩個能考慮整體高層結構影響的子結構模型，並進行了相應子結構模型的耐火試驗研究，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，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。. 本項目擬進一步以建築結構火災反應相似理論為主要研究目標，以鋼框架結構為研究對象，基於鋼結構幾何相似性以及結構火災反應相似性，研究結構模型與火災模型的相似條件以及相關參數的相似規律，建立建築結構縮尺火災試驗方法與評價方法，並將相似理論與試驗方法用於大型複雜結構的耐火性能研究，從而推動建築結構火災試驗技術的發展以及大型複雜結構的耐火性能研究。
結題摘要
建築結構火災反應以及建築火災發展是高度非線性過程，採用流體動力學理論及有限元數值方法是目前可模擬此過程的有效方法，然而，由於建築火災自身的複雜性、火災與結構相互作用的複雜性，以及缺少試驗數據的驗證，所以可能導致錯誤的模擬結果。另外，足尺火災試驗可以反映建築結構真實火災行為，但其昂貴費用以及試驗室設備條件的限制，使得足尺試驗方法難以普遍套用，而採用結構火災縮尺模型試驗方法可能為此提供一有效途徑。本項目以結構火災反應相似理論與方法為研究目標，以鋼結構為分析對象，基於鋼結構熱傳導分析的火災反應相似條件及結構幾何相似參數，研究了整體結構以及室內火災相似模型與參數，建立了結構火災反應相似理論與模型，並通過不同相似參數的鋼結構縮尺模型進行縮尺火災試驗進行分析與驗證。 本項目的主要完成：（1）採用場模型模擬軟體FDS 對不同控制參數的火災場景分析統計不同縮尺模型的火災發展規律；（2）通過對火場的相似理論以及結構的火災反應相似理論進行研究，分別建立了火場及結構的相似理論模型；（3）採用縮尺模型試驗驗證了火場相似理論和結構火災反應相似理論模型；（4）建立了中柱初始破壞引起整體結構倒塌的簡化分析模型，並建立了基於能量的簡化計算方法；（5）建立了火場模型與結構模型的聯合分析方法，提出了結構火場的時空三維模型，並根據結構中的樑柱構件及樓板構件建立了具體的溫度與熱對流邊界的時空三維模型。本項目的研究成果可以為研究建築鋼結構耐火性能的縮尺試驗方法以及結構真實火災反應提供分析方法和參考依據。
