基于整体的抗火研究是钢结构抗火研究的重要发展方向,其优点在于,和基于构件的抗火设计相比,这种设计方法能够更加有效的利用结构整体中构件与构件之间的联系,挖掘钢结构潜在的抗火能力,最终达到节约钢材,节省建设成本的目的。本文以钢结构的整体抗火性能为研究对象,以BZ28-1钢质海洋平台为研究手段,较为系统的对单室火灾作用下海洋平台的整体响应过程及响应机理进行了分析和研究。 火灾燃烧研究是结构抗火的前提。本文首先介绍了火灾燃烧的特性及其发生、发展的条件和过程,重点针对海洋平台火灾灾害,论述了不同于普通火灾的特性,以及其可燃物、点火源的分类情况等,并指明了结构抗火设计的层次和重点。 其次,分析火灾发生作用时,钢结构海洋平台的整体温度场和结构响应。基于能量守恒定律、Fourier导热定律和Newton冷却方程,建立海洋平台火灾作用下的瞬态温度场数学计算模型,结合BZ28-1南井口平台导管架进行计算分析,同时,建立有限元计算机分析模型,通过瞬态计算方法同时对海洋平台结构整体温度场进行研究,由此,推导火灾作用时的等效平均温度计算公式。采用弹塑性方法和高温状态下钢材的理想应力-应变本构关系,应用ANSYS有限元模拟方法,计算BZ28-1海洋平台在变化温度场及恒定荷载作用下的结构整体应力-位移响应。通过分析,总结海洋平台在火灾作用下损伤和倒塌的机理,进一步提出火灾作用下,无保护层钢质海洋平台破坏形态的初步理论,并对结构整体火灾响应划分阶段。 再次,论述了海洋平台火灾的风险评估方法和火灾的预防途径。运用BFSEM风险评估法对海洋平台进行定量的火灾风险评估,降低了对火灾数据的需求,具有一定的现实意义。同时,针对海洋平台提出了七项较为可行且全面的防火措施,用以降低火灾发生率,保护财产,保证人员安全。 最后,通过本文的研究工作对钢结构抗火设计提出了一些建议,希望对以后的研究能有所帮助。