[发明专利]一种基于抗火计算的建筑铝合金结构防火保护方法

说明书

本发明公开了一种基于抗火计算的建筑铝合金结构防火保护方法，包括基于消防系统和荷载工况，采取最不利原则设计火灾场景；采用FDS对各空间在火灾场景下的温度场进行计算；采用传热学理论方法计算火灾场景下铝合金构件的温度；采用ABAQUS进行热‑结构耦合分析计算，以铝合金材料屈服作为整体结构失效判定准则；采用《建筑铝合金结构防火技术规程》T/CECS756‑2020规定的方法对构件的高温承载力进行验算；采用整体结构和构件抗火验算结果，初步确定防火保护区域，重复整体结构和构件抗火验算步骤，直到设定的防火保护区域满足设计要求。本发明快速有效地计算铝合金结构的抗火性能，确定铝合金结构的最优防火保护区域；本发明提高建筑铝合金结构防火设计的便捷性。

技术领域

本发明涉及建筑防火技术领域，特别是一种基于抗火计算的建筑铝合金结构防火保护方法。

背景技术

铝合金是一种轻金属材料，在航空、航天、交通运输、建筑等领域均有应用。同传统钢材相比，铝合金材料具有重量轻、强度高、延展性好、耐腐蚀性好等优点，因此，被广泛的应用于工业和民用建筑中。一般用钢结构可以建造的结构形式都可以用铝合金结构来建造，铝合金结构常见的形式有以下几种：大跨度铝合金网壳及网架、玻璃铝合金支撑体系以及一些特殊铝合金结构形式。

铝合金在常温条件下，力学性能较好，其熔点仅为660℃。因此，在危害建筑物的诸种灾害中，火灾是铝合金结构最危险灾害之一。在火灾中金属材料的力学性能受热会迅速降低，具有较大的受火垮塌危险性。200℃开始铝合金结构强度明显下降，300℃时强度下降到常温时的50％以下，550℃时强度基本丧失。作为一种金属材料，铝合金材料的强度在高温下会迅速衰减；如果遇到火灾，如何保证铝合金结构的稳定性是设计建筑结构必须考虑的问题。因此亟待研究一种建筑铝合金结构的有效防火保护方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了验证建筑铝合金结构在火灾时的稳定性，提出了一种基于抗火计算的建筑铝合金结构防火保护方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于抗火计算的建筑铝合金结构防火保护方法，包括：

基于消防系统和荷载工况，采取最不利原则设计火灾场景；

采用FDS对各空间在火灾场景下的温度场进行计算；

采用传热学理论方法计算火灾场景下铝合金构件的温度；

采用ABAQUS进行热-结构耦合分析计算，以铝合金材料屈服作为整体结构失效判定准则；

采用《建筑铝合金结构防火技术规程》T/CECS756-2020规定的方法对构件的高温承载力进行验算；

采用整体结构和构件抗火验算结果，初步确定防火保护区域，重复整体结构和构件抗火验算步骤，直到设定的防火保护区域满足设计要求。

进一步的，所述设计火灾场景的方法为：

获取消防系统特征，消防系统特征包括主动系统、被动系统和疏散系统；

基于消防系统特征为影响因素构建事件树，事件树的每一个路径为一个火灾场景；

选取荷载工况，荷载作用效应组合的设计表达式为：

S_m＝γ₀(S_Gk+S_Tk+φ_fS_Qk)

S_m＝γ₀(S_Gk+S_Tk+φ_qS_Qk+0.4S_wk)

式中：S_m——作用效应组合的设计值；