基于性能化分析的聚合物仓库网架结构的防火研究--《北方工业大学》2009年硕士论文
基于性能化分析的聚合物仓库网架结构的防火研究
【摘要】：
石化企业仓库多采用大型钢网架结构。但由于钢材耐火性差,一旦失火当温度达到500℃左右时,钢构件即发生软化,承载力急剧降低,导致屋顶塌落破坏。目前针对石化行业的钢网架防火设计时,设计部门主要采用“处方法”。这种方法的不足之处是有时过度设防,造成预算过高,而有时又设防不足,结构有隐患。以此相应的是针对不同结构,采用性能化分析的设计。目前性能化方法已得到业内的普遍重视。
本文针对中国兵器集团辽宁华锦乙烯项目的大型聚合物仓库网架工程采用了系统的性能化分析方法,对该仓库的防火性能进行全面的分析和评价。主要研究内容有:
1、研究了仓库一旦失火,仓库中的聚合物的燃烧特性,用FDS软件模拟了聚合物的不同堆放形式,对火场温度的影响。
2、根据火灾动力学原理,设计了仓库聚合物堆放的合理间距,并且量化给出了在此堆放形式下,火场的最大热释放速率,为防火设计提供了比较准确的火灾荷载。
3、运用FDS软件模拟火灾场景中的烟气流动和传热过程,计算出火灾下溫度场的升温曲线,以此作为结构分析的外界环境温度。
4、将大型有限元软件应用到火灾情况下的强度计算中,给出了火灾下钢网架的模拟计算结果。
5、依据传热学原理,模拟计算了钢网架构件随仓库内火灾温度上升时网架强度降低的变化情况,并论证了防火涂料对抗火的作用。
6、给出了钢网架防火设计的具体指标,提出了“小火不坏,大火可修”的性能化防火设计指标。
7、本文所给出的计算结果,已应用于辽宁华锦乙烯聚合物网架工程项目,并产生了实际工程价值。
【关键词】：
【学位授予单位】：北方工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TU356【目录】：
Abstract5-10
1 引言10-18
1.1 钢网架结构的简要综述10-13
1.1.1 钢网架结构的形式10
1.1.2 钢网架结构的特点10-11
1.1.3 钢网架结构的应用11-12
1.1.4 高温下钢网架结构的特点12
1.1.5 钢网架结构防火抗火设计方法12-13
1.2 建筑性能化防火设计13-17
1.2.1 性能化防火设计的基本内容13
1.2.2 性能化消防安全设计的基本步骤13-14
1.2.3 国内外性能化防火设计研究的现状14-17
1.3 本文的性能化防火设计目标、研究内容及方法17-18
1.3.1 本文的性能化防火设计目标17
1.3.2 本文的研究内容17
1.3.3 本文的分析方法17-18
2 华锦乙烯聚合物仓库网架工程消防设计及存在的消防问题18-30
2.1 华锦乙烯聚合物仓库网架工程概况18-23
2.1.1 工程项目背景18-19
2.1.2 华锦乙烯仓库网架结构设计内容19-23
2.2 仓库内存放的聚合物的火灾特点及危害23-28
2.2.1 聚合物概述23
2.2.2 聚合物烃类火灾的特点23-28
2.3 华锦乙烯聚合物仓库消防设计及存在的问题28-30
2.3.1 消防设计28-29
2.3.2 聚合物仓库存在的主要消防问题29-30
3 华锦乙烯聚合物仓库性能化分析—防火间距设计及火灾场景设计30-51
3.1 FDS软件概述30-31
3.2 防火间距设计31-35
3.2.1 基于火灾动力学原理计算的防火间距31-32
3.2.2 基于FDS模拟的防火间距32-35
3.2.3 小结35
3.3 火灾场景设计35-51
3.3.1 火灾场景设计的一般原则35-36
3.3.2 设计火灾36-39
3.3.3 火灾场景39-50
3.3.4 小结50-51
4 传热学原理计算温度场下涂刷防火涂料对钢构件温度影响51-70
4.1 膨胀型钢结构防火涂料的应用51-57
4.1.1 膨胀型钢结构防火涂料的基本原理52-53
4.1.2 膨胀型钢结构防火涂料产品在工程中的应用53-57
4.2 涂刷防火涂料后的钢构件升温分析57-64
4.2.1 传热学原理在钢构件升温中的应用57-58
4.2.2 温度场下涂刷防火涂料后的钢构件升温计算方法58-64
4.3 计算结果及分析64-70
4.3.1 温度场下涂刷防火涂料后的钢构件升温计算结果64-67
4.3.2 温度场分布与防火涂料的启动67-70
5 华锦乙烯聚合物仓库网架结构在温度场下的安全性分析70-87
5.1 温度场下的有限元分析70-73
5.1.1 ANSYS软件简介70-71
5.1.2 温度场的有限元分析71-73
5.2 华锦乙烯聚合物仓库网架结构计算模型选取73-75
5.2.1 结构模型选取73-74
5.2.2 温度场下材料本构74
5.2.3 边界条件施加及荷载组合74-75
5.3 华锦乙烯聚合物仓库网架结构静力场分析结果75-77
5.4 华锦乙烯聚合物仓库网架结构温度场分析结果77-87
5.4.1 火灾场景一温度场分析结果77-79
5.4.2 火灾场景二温度场分析结果79-81
5.4.3 火灾场景三温度场分析结果81-83
5.4.4 火灾场景四温度场分析结果83-85
5.4.5 火灾场景五温度场分析结果85-87
5.5 小结87
6 华锦乙烯聚合物仓库网架构件在温度场下的稳定验算分析87-92
6.1 稳定验算依据及原理87
6.2 稳定验算结果87-91
6.2.1 稳定验算采用的主要公式87-90
6.2.2 稳定验算结果90-91
6.3 温度场下网架结构安全性分析91-92
6.3.1 小火场景91
6.3.2 大火场景91-92
7 结论92-96
7.1 华锦乙烯聚合物仓库现有消防系统设计方案评估结果92
7.2 华锦乙烯聚合物仓库性能化防火设计方案92-94
7.2.1 防火分区与防火间距设置方案93
7.2.2 火灾探测与灭火系统方案93
7.2.3 钢结构保护方案93-94
7.2.4 其他建议94
7.3 有待进一步研究的工作94-96
参考文献96-100
附录100-108
在校期间发表的学术论文与研究成果108-109
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京公网安备74号折叠网架轴心受压铝合金杆件的稳定系数--《工业建筑》2005年S1期
折叠网架轴心受压铝合金杆件的稳定系数
【摘要】：为了进一步了解总后建筑工程研究所设计的铝合金折叠网架的承载特性,需对轴心受压杆的稳定系数进行研究。通过对该结构常用截面尺寸及长细比的铝合金杆进行轴心受压试验研究,结合理论分析,提出了该类杆件的轴心受压稳定系数计算公式。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TU395【正文快照】：
铝合金材料具有重量轻、外形美观、耐腐蚀性好等优点,因此在现代结构设计中得到了越来越广泛的应用。欧美国家对铝合金结构的研究较为成熟,欧洲钢结构协会制定了《欧洲铝合金结构建议》[1],美国铝业协会制定了《铝合金结构规范》[2]。我国对铝合金结构研究起步较晚,中国建筑
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