概述

建筑物中的火的發(fā)展包括火災(zāi)起始、充分發(fā)展和衰滅三個(gè)階段，是一個(gè)復(fù)雜的燃燒、傳熱、傳質(zhì)和湍流過(guò)程，其中涉及到各種非線性問(wèn)題。火災(zāi)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)涉及結(jié)構(gòu)工程、火災(zāi)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科知識(shí)體系，相當(dāng)復(fù)雜。目前規(guī)范中僅僅涉及到防火的措施，并沒(méi)有具體設(shè)計(jì)的要求。隨著建筑科技的發(fā)展，對(duì)建筑物整體的防火評(píng)估以及發(fā)生火災(zāi)之后可能破壞部位也是目前在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮的重點(diǎn)。Abaqus強(qiáng)大的非線性功能可以很好的模擬火在建筑物中 的傳遞，以及整個(gè)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的變形直到其徹底失效。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火分析

鋼材的承載性能會(huì)隨著溫度的升高而急劇降低，在高溫條件下，無(wú)任何保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)很快會(huì)出現(xiàn)塑性變形，致使建筑倒塌。在9.11事件中，在強(qiáng)烈的高溫作用下，鋼結(jié)構(gòu)筒體的承載強(qiáng)度迅速下降，二十分鐘之后就出現(xiàn)徹底破壞。

以下是模擬鋼框架梁發(fā)生火災(zāi)，以獲得火災(zāi)設(shè)計(jì)失效時(shí)間以及特定條件下的火災(zāi)災(zāi)害分析。

四面受火包圍的梁在受火時(shí)間的變形：

可以看到經(jīng)過(guò) 25.15 分鐘之后梁的承載能力完全喪失，達(dá)到最終的變形。

三面受火的梁在受火時(shí)間內(nèi)的變形：

鋼結(jié)構(gòu)建筑防火分析

以下是八層鋼框架結(jié)構(gòu)在四層出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)的有限元模擬，考慮到火的流動(dòng)形式對(duì)變形的影響。最后計(jì)算了結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生火災(zāi)時(shí)截面變形。可以看到火的流動(dòng)方式不同導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的形式也是不同的。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下自我保護(hù)能力明顯的高于鋼結(jié)構(gòu)，但是鋼筋混凝土材料本身的非線性使得問(wèn)題的分析要比單純鋼結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，雖然屬于熱惰性材料，但由于火災(zāi)的高溫作用，材料性能將嚴(yán)重劣化，在結(jié)構(gòu)中將發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)(應(yīng))力重分布，使結(jié)構(gòu)性能大大削弱，危及結(jié)構(gòu)的安全。以下是某自然資金項(xiàng)目，采用Abaqus分析梁柱節(jié)點(diǎn)在火災(zāi)下的變形和應(yīng)力，以及破壞部位，進(jìn)而探討采取何種方法延緩破壞的發(fā)生。

鋼筋混凝土建筑整體防火分析

使用Abaqus軟件進(jìn)行火災(zāi)分析， 以探討在火災(zāi)情況下結(jié)構(gòu)失效機(jī)理，發(fā)生部位，以及如何避免發(fā)生火災(zāi)后高層建筑結(jié)構(gòu)可能失效的發(fā)生，從而幫助公司穩(wěn)固在建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的領(lǐng)先地位。以下是分析實(shí)例，十四層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在三層受火下，結(jié)構(gòu)的失效特征以及失效部位。

當(dāng)三層受火時(shí)，構(gòu)件在短時(shí)間內(nèi)被加熱到800℃，周邊的柱以及拱頂達(dá)到400℃ 左右，受火一小時(shí)之后可以在最終破壞形式圖中看到塑性鉸的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的最終破壞。

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