多层多跨石化钢结构管廊抗火设计的研究.pdfVIP

张旭，等：多层多跨石化钢结构管廊抗火设计研究 多层多跨石化钢结构管廊抗火设计研究 张旭，张腾龙，王建国 (中冶建筑研究总院有限公司北京100088) 摘要：随着我国经济实力的不断加强以及钢结构技术的深入发展，钢结构建筑依其自重轻，造价低，安装容易，施工快， 周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势作为建筑结构的一种形式，在建筑业中得到了广泛应用。 但结构钢抗火能力差的弱点，阻碍了它在建筑结构中的广泛应用。本课题的文献调研旨在学习钢结构的研究发展状况， 找到未来钢结构抗火设计的发展趋势，为以后的研究工作打下基础。 关键词：多层多跨钢框架结构烃类火灾全过程倒塌模拟火灾下稳定分析 1引言 2石化管廊钢结构抗火的工程背景和任务 钢结构耐火性能分析以及围绕其展开的各 种钢结构防火、耐火设计，已越来越受到各个国 2．1石化管廊钢结构的特点 家和地区的重视与关注。笔者通过对防火设计 结构钢——作为一种半个世纪前由国际上 方法发展过程的研究以及前沿设计方法的学习 率先开始使用而在我国尚属使用发展阶段的建 调研发现，提出一种完善、系统、性能化的防火设 筑材料，以其各种优于传统材料的力学性能及建 计方法对于火灾下钢结构的整体安全性能、人员 筑效用而在我国的石化领域中得到了广泛的应 的疏散、防火总投资的优化都有着极其重要的意 用。但结构钢被广泛的使用也是一把双刃剑，相 义。 对于其众多优点，结构钢耐火性和耐腐蚀性方面 受中国兵器集团辽宁华锦乙烯集团有限责 的弱点也很明显，是石化企业最大的安全隐患。 任公司的委托，本论文着重分析了其多层多跨石 结构钢防火性能差，主要体现在火灾高温对其材 化乙烯钢结构管廊的整体耐火性能。在分析过 料的性能特别是力学性能具有显著的影响，如结 程中，不同于“处方法”耐火设计的“对症抓药”， 构钢的屈服强度和弹性模量随温度的上升而下 本课题关于多层多跨石化乙烯钢结构管廊的整 降，600℃时，钢材的屈服强度与弹性模量将降至 体耐火性能的分析从性能化角度出发，模拟其倒 常温下强度的一半，当温度超过800℃时，普通 塌全过程，真正意义上的把温度场(火灾场景)模 结构用钢材将丧失大部分强度和刚度。当石化 拟、塑性极限分析理论中的增量变刚度法、火灾 生产厂家或存放其原料、产品的仓库发生火灾 下钢结构整体稳定分析理论以及钢结构耐火涂 时，火灾高温下空气温度在短时间(15～30min) 料作用分析相结合并运用到了其整体耐火性能 内可达到800℃～1200℃，若存放的是烃类物 的分析中。 (火灾热释放率500KW／m2，由烃类火燃烧值所 基于以上各个步骤，笔者编制了相应的分析 决定)，更是可以在10分钟内火灾高温下空气温 程序，用以模拟火灾下多层多跨石化乙烯钢结构 度达到1000℃，因此无保护的钢结构在火灾中 管廊作倒塌的全过程，从实际的工程实例出发， 极易受到损害。 辅以有限元软件的模拟计算，最大限度地保证了 1)钢材的屈服强度随温度折减的模型： 计算结论的真实、可信。 ’20lO全国钢结构学术年会论文集[2mo·lO] 405 设计分析计算篇 L(20CL≤300C) 来后将其存入相应的杆端力中，再将其数值取反 Tlr=‘r，‘=I．OL