钢筋混凝土高层住宅结构火灾过程分析

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高层建筑特别是高层住宅人员密集、火灾荷载大,一旦发生火灾容易造成严重的人员财产损失,其防火问题一直是当前国内外研究的热点。本文在对国内外高层建筑火灾温度场分析和结构火灾响应的研究成果进行总结分析的基础上,对钢筋混凝土高层住宅的结构火灾过程进行分析研究,主要研究内容和取得的研究成果如下:(1)根据国内典型的高层住宅实例建立分析模型,利用FDS软件分别对高层建筑室内和外墙外保温火灾进行数值模拟分析。研究表明通风性能的好坏对高层住宅室内火灾不同阶段有截然不同的影响。外墙外保温火灾蔓延规律和室内火灾有着明显区别,随着住宅窗墙比的增大,火灾蔓延速率变快,蔓延范围增大,但峰值温度降低。通过与火灾现场残留物推测得出的火场最高温度对比,利用FDS进行高层住宅火灾温度场模拟具有较好的可靠性。(2)分别将ISO834标准升温曲线和FDS软件计算所得平均升温曲线作为外部热环境研究钢筋混凝土梁、柱构件内部温度场分布,前者作用下构件截面最高温度在表层,而后者作用下构件截面最高温度在内部,说明当火灾进入降温段时,构件内部仍处于升温状态,可能会对结构造成新的损伤。进行竖向构件火灾内部温度场分析时,忽略温度沿构件长度方向的变化与真实火灾情况有一定差异。(3)分别对构件和整体进行火灾下结构响应分析。研究结果表明:采用基于火灾场景模拟的FDS升温曲线作为环境温度输入对提高结构火灾响应分析精度有重要意义。整体结构局部受火后,受火层及其上面一层受到的影响显著,对起火位置以下结构几乎不造成影响;由于整体的变形协调,边跨受火比中跨受火更容易发生构件破坏;受火位置的高度越低,引发结构整体失效的可能性越大。
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