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张弦梁结构拱形空间火灾温度场及结构响应研究

刘广林  
【摘要】:张弦梁结构是近年来发展起来的一种新型大跨度预应力空间结构体系,该结构被应用于机场航站楼、体育馆、会展中心等人员密集的公共建筑场所。目前国内外对于张弦梁结构的研究主要在常温条件下开展,然而火灾是影响钢结构建筑安全的重要因素。本文依靠中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室开放课题(HZ2009-KF05)与中南大学研究生教育创新工程学位论文创新资助项目(2010-SSXT036)的支持,以某单榀张弦梁结构为例,结合火灾科学与结构力学相关理论知识,采用火灾场模型与有限元分析方法,开展了大空间火灾下张弦梁结构火灾响应研究。 本文主要完成了以下工作: (1)深入调研现有的火灾分析模型,选取适用于模拟大空间火灾的分析模型,最终选择计算精确度较高的火灾场模型。 (2)采用场模拟软件FDS5.3开展不同火源功率、不同火源位置下大空间火灾数值模拟,研究拱形屋盖大空间火灾温度场分布规律,获取张弦梁结构构件热环境温度随时间的变化规律。 (3)分析火灾发生时张弦梁结构构件受火边界,采用有限元方法模拟计算张弦梁结构构件截面温度分布,获取张弦梁结构构件温度随时间的变化规律。 (4)采用有限元方法模拟计算张弦梁结构在不同火源功率、不同火源位置下的火灾响应行为,研究大空间火灾下张弦梁结构响应行为规律,并与IS0834标准火灾下张弦梁结构响应行为进行对比分析。 (5)在张弦梁结构火灾响应行为分析的基础上,提出了张弦梁结构抗火设计的建议与措施。 本文研究了张弦梁拱形空间火灾温度场分布规律,开展了大空间火灾与IS0834下张弦梁结构火灾响应行为研究工作,本文的研究方法和研究结果可为张弦梁结构抗火设计提供参考,为张弦梁结构性能化防火保护提供依据。


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