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天津理工大学本科毕业论文开题报告 届：2012 学院：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 2012年2月24日 毕业论文 题目 变截面门式钢结构在火灾下的响应分析 孟亮 学号 指导教师 陈玲 职称 教授 一、课题的研究意义 建筑火灾给人们的生命和财产造成的损失越来越大，如何系统地考虑建筑火灾安全问题变得日趋重要。不仅涉及到城市规划、建筑设计与施工、给水排水、消防设施等建筑科学的各个领域，而且涉及到众多有关设计、施工、消防等单位的各项工作。近十年来，虽然人们在建筑防火设计等方面给予了高度重视，但建筑火灾仍频频发生。因此，解决钢结构建筑的抗火问题逐渐成为了研究的重点。 在建筑结构的设计中，要求钢结构具备一定的耐火时间，使之不至于过早地丧失整体稳定的能力而倒塌，以便于消防人员及时灭火，减少人员伤亡，减轻钢结构在火灾中的损害，缩短灾后恢复整体结构功能的周期，进而减少间接经济损失。此外，通过对钢结构抗火设计方法的研究找到一种适用的抗火设计方法，可以保证整个钢结构在火灾下确实能达到规定的耐火极限。这样既确保了耐火设计的安全性，又实现了耐火设计的经济性。 二、国内外的研究现状 钢材因其具有强度高、受荷能力强、自重轻、占空体积小、构件制造与安装方便、抗震性能良好、能够回收与再生利用等许多优点,适用于重要建筑、大跨度建筑和高层建筑。2009年我国钢产量达到5.05亿吨,钢产量的快速增长为钢结构的应用提供了广阔前景。目前,钢结构已在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用,市场需求越来越大,已经广泛运用于厂房、库房、体育馆、展览馆、机场机库等工程,发展迅猛。但是其抗火性能差的弱点使得当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，整个结构在短时间内就会发生崩溃。 传统上，国、内外基本上采用基于试验的抗火设计方法。基于试验的以构件为研究对象的抗火设计方法是将构件从结构中孤立出来，施加一定的载荷，然后按一定的升温曲线加温，来测定构件的耐火时间。但是结构中构件是相互作用的，所以由试验确定的构件的耐火时间，不能完全代表构件在真实结构中的耐火时间，从而造成不安全或过于保守使材料浪费的后果。由于传统的结构抗火设计方法存在缺陷，所以结构抗火设计方法已开始从基于试验的传统抗火设计方法转为基于计算的现代方法。特别是欧洲、美国、日本等从70年代就大量开展了考虑传统抗火设计中的各种缺点等因素的结构抗火计算与设计方法的研究。我国在这方面的研究相对较晚，但是，经过十几年来科研人员对钢结构抗火问题的理论研究和实验测定，已经为我国的建筑业提供了大量的研究方法以及具有一定参考价值的实验数据。 三、课题的研究内容 1、ANSYS软件创建整体钢框架结构的几何模型； 2、定义各部分构件的材料属性 3、将几何模型转化为有限元模型，施加各类边界条件及温度载荷； 4、通过不同的加载区域对模型进行加载并求解； 5、分析研究结果，ANSYS为平台，运用基于计算的结构抗火设计方法，对整体钢框架结构在火灾下的响应进行模拟及分析研究。 五、课题的研究步骤 1、学习有限元的理论知识； 2、学习有限元分析软件ANSYS，掌握其前处理、求解器和后处理的菜单操作指令； 3、按照工程图纸，创建整体钢框架结构的几何模型，给定相应的单元类型及材料属性； 4、对模型进行网格划分，使之转变为有限元模型； 5、输入约束条件和边界条件，对模型施加温度载荷； 6、通过改变加载区域进行求解； 7、分析和归纳模拟研究的结果，得出结论。 参考文献 [1] 赵金城,沈祖炎. 钢结构抗火分析中的材性模型. 工业建筑,1996,26(9)：3～62] 郭彦,周锋川. 钢结构防火设计新方法. 邯郸职业技术学院学报,2005,18(4)：79～823] 李国强,将首超,林桂祥. 钢结构抗火计算与设计. 北京：中国建筑工业出版社,1999 [4] 戴丹,赵金城. 钢结构火灾反应分析方法的比较. 四川建筑科学研究,2007,33(5)：4～85] 谭国良,黄璞. 钢结构抗火计算. 国外建材科技,2005,26(3)：75～776] 武海涛. 钢结构耐火结构响应及影响因素分析. 山西建筑,2008,34(12)： 101～102 7] 杨秀英,赵金城. 钢框架在不同荷载——温度路径下的性能. 上海交通大学学报,2008,42(6)：971～9748] 王银志,李国强. 火灾中约束钢梁破坏过程分析. 钢结构,2005,5(20)： 79～81 9] 李国强,丁军,张韧. 耐火钢梁抗火计算与设计的实用方法. 工业建筑,2005,35(7)：80～8210] 周莹辉,刘畅,王宇. 浅谈钢结构抗火计算方法. 山