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建筑性能化防火设计评估:整体结构防火演算

2017年04月17日 来源:消防工程师考试网



    整体结构抗火验算
    整体结构抗火极限状态 整体结构的承载能力极限状态为:

    ①结构产生足够的塑性铰形成可变机构;


    设计内力组合小于结构或构件的抗力。火灾高温作用下,结构的材料力学性质发生较大变化。基于防火设计性能化的要求,对于一些复杂、重要性高的建筑结构,需要考虑高温下材料本构关系的变化、结构的内力重分布、整体结构的倒塌破坏过程,这就需要对火灾下建筑结构的行为进行准确确定。对火灾下建筑结构的内力重分布、结构极限状态及耐火极限的确定,需要采用基于性能的结构耐火性能计算方法。整体结构耐火性能计算方法需要采用非线性有限元方法完成。

    整体结构耐火性能计算的一般步骤为:

    ①确定材料热工性能及高温下材料的本构关系和热膨胀系数;

    ②确定火灾升温曲线及火灾场景;

    ③建立建筑结构传热分析和结构分析有限元模型;

    ④进行结构传热分析;

    ⑤将按照火灾极限状态的组合荷载施加到结构分析有限元模型,进行结构力学性能非线性分析; ⑥确定建筑结构整体的火灾安全性;

    ⑦按照上节要求进行构件的验算。

    钢结构及钢筋混凝土结构整体结构抗火验算的具体步骤。

    对单层和多高层建筑钢结构整体抗火验算时,其验算步骤为:

①设定结构所有构件一定的防火被覆厚度;

②确定一定的火灾场景;

③进行火灾温度场分析及结构构件内部温度分析;

④荷载作用下,分析结构整体和构件是否满足结构耐火极限状态的要求;

⑤当设定的结构防火被覆厚度不合适时(过小或过大),调整防火被覆厚度,重复上述①~④步骤。 对单层和多高层钢筋混凝土结构整体抗火验算时,可采用如下步骤:

①确定一定的火灾场景;

②进行火灾温度场分析及结构构件内部温度分析;


③荷载作用下,分析结构整体和构件是否满足结构耐火极限状态的要求;

④当整体结构和构件承载力不满足要求时,调整截面大小及其配筋,重复上述①~③步骤。

    钢筋混凝土构件抗火验算
    目前,尚没有国家标准提出钢筋混凝土构件的抗火验算方法,钢筋混凝土构件的抗火验算一般依据通用的非线性有限元方法进行计算。