火灾爆炸作用下钢框架结构破坏分析

考虑围护结构影响下建立2层的钢框架结构,在火灾爆炸分别发生在边跨和中跨2种工况时,通过改变冲击力的大小,分析钢构件的受力和破坏情况,给出钢框架结构的破坏程度。结果发现,钢框架结构具有较大的变形能力,型钢的损伤是随着冲击力的增加逐渐积累,墙的存在加速钢构件的破坏,分析对比梁柱构件的应力时程曲线,发现相同时刻时梁的损伤明显比柱严重,且中柱损伤比边柱更严重,比例距离相同时,温度越高框架整体破坏越严重;温度相同时,比例距离越小框架破坏越严重。研究成果可为今后钢框架结构的抗火抗爆研究及工程加固提供理论参考。

火灾爆炸作用下型钢柱的动力响应与破坏模式分析

基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,利用流固耦合的方法,对单层单跨的型钢框架进行火灾爆炸作用下型钢柱的动力响应及破坏模式的模拟分析。结果表明,在火灾爆炸作用下,当温度低于200℃时型钢柱产生不可恢复的塑性变形,“比例距离”对型钢柱的动力响应最为显著;在型钢柱两端固接时,易发生剪切破坏,在截面惯性半径接近时,其破坏模式与截面形状无关。

火灾下爆炸冲击波在钢结构中的传播规律及破坏机理

为了研究爆炸冲击波对结构的影响,基于一维爆炸波轴向传播方程,结合流固耦合的方法,借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维单层单跨框架模型。考虑高温软化效应和应变率对屈服强度的影响,分析连接方式为固定端时爆炸波的传播,研究爆炸与火灾联合作用下爆炸波在钢结构构件中的传播规律及其破坏原因。研究结果表明:垂直爆炸波方向的竖向构件内力的分布具有弱传递性,沿爆炸波方向的杆件动力响应显著;700℃爆炸冲击波在杆端往复传播导致在钢结构杆件中传播速度明显比常温下慢,但截面轴向速度的峰值变大,约为200℃的3倍,并且沿爆炸波方向杆件的轴向速度比垂直方向杆件的轴向速度大得多;常温下,垂直爆炸波的梁因受剪单元提前发生失效;高温下,构件损伤严重,垂直爆炸波方向的梁最先发生弯剪破坏,其次为柱剪切破坏,最后沿爆炸波方向的梁产生受压破坏。