基于FDS温度场的大空间网架结构火灾全过程分析

　　1 前言

　　网架结构是大跨大空间结构的一种形式，具有节约钢材，整体性好，制作安装快捷，造型优美等优点，广泛应用于各种公共建筑中。由于钢材耐火性能差，大跨公共建筑一旦发生火灾，将可能造成重大人身和财产损失，因此对大空间网架结构进行抗火性能研究是大空间建筑抗火设计必不可少的一部分。目前国内外对网架的研究主要集中在结构静力与动力性能上，对网架结构抗火性能的研究还处于初步阶段。杜咏过对受支座约束的网架结构在非均匀温度场中的力学反应进行了分析，得出了支座约束刚度、网架结构抗剪刚度等因素对网架结构临界温度的影响规律，提出了考虑支座约束影响的正放四角锥网架结构临界温度的计算方法。邱林波采用ABAQUS对火灾下网架结构的力学性能进行了研究，分析了不同火源模型和不同结构参数对火灾下结构极限状态的影响，提出火灾下网架结构承载能力极限状态的判定标准。邹文平建立了考虑升降温火灾全过程及火灾后网架力学性能分析的有限元模型，对火灾全过程中网架结构的变形，内力重分布及火灾后承载力进行了研究。白音等对高温下的网架结构进行了非线性分析，并提出了采用修正的拟夹层板法估算网架结构在火灾下的最大位移。

　　以前的研究均为基于假设温度场下的网架抗火性能研究，其结果的正确性需进一步验证。本文以某重大工程为研究背景，根据火灾现场情况，结合FDS模拟得到的结构温度场分布，对网架结构进行火灾全过程非线性有限元分析，得到了升降温过程中网架结构的整体受力及变形特性。有限元分析结果与现场检测结果相吻合，表明本文建立的火灾全过程有限元模拟的正确性。分析结果为灾后网架结构的修复与加固提供一定的参考。

　　2 网架有限元模型

　　2.1 网架几何模型

　　某工程网架，平面长91.55m，宽78.925m，为双层正放四角锥网架结构。网格平面尺寸3.6m×3.6m，网格厚度为2.62m，杆件截面为圆形钢管，共有121mm×5mm、140mm×6mm、180mm×6mm、203mm×6mm等16种规格。

　　本文采用ANSYS软件建立网架有限元计算模型，网架杆件单元采用BEAM188进行划分，网格划分后的网架有限元模型见图1。

　　图1 网架有限元模型及荷载分布

　　2.2 荷载情况

　　施加在网架上的荷载按照火灾发生时的实际情况选取定。火灾发生时，作用在网架结构上的实际荷载有构件自重，网架上下覆盖的金属自重，网架上悬挂的竖向玻璃幕墙荷载，网架上悬挂的灯具自重，楼梯荷载，天沟荷载以及暖通静压箱荷载等;结构分析时不考虑活荷载的作用。网架结构的有限元模型及荷载分布情况见图1。
(本文不涉密)
责任编辑：

转载：感谢您对网站平台的认可，以及对我们原创作品以及文章的青睐，非常欢迎各位朋友分享到个人站长或者朋友圈，但转载请说明文章出处。