[发明专利]一种基于区域升温分析的整体结构耐火极限计算方法

权利要求书

1.一种基于区域升温分析的整体结构耐火极限计算方法，其特征在于采用结构受火分析的有限元模型，量化区间结构受火的敏感性，筛选影响较大的关键区域，得到不同区域受火时的整体耐火极限，其具体分析包括以下步骤：

a、升温区域的确定

在建筑规定的各个防火分区内，选定升温区域，并将其分为若干个小型升温区和大型升温区：所述小型升温区为单个功能块或大空间中由横向及纵向一个柱跨范围内的区域；所述大型升温区为多个相连的小型升温区包含的区域，其中最先开始受火的小型升温区为始发升温区，并设定由始发升温区到其他小型升温区的火灾蔓延路线；

b、结构受火分析有限元模型的构建

采用动力显式有限元分析软件，建立整体结构三维线框模型，并对升温区域的构件采用热力学材料，设定不同构件温度所对应的弹性模量、泊松比、线膨胀系数、屈服强度及切线模量；

c、整体结构受火时间的设定

设定建筑最大可承受火灾持续时间为t_max，则整体结构耐火极限取值范围为(t₁,t₂]，初步设定升温区域的受火时间为t₀=t_max，t₁=0，t₂= t_max ；

d、升温区域空气温度及构件温度的计算

采用标准火灾升温曲线计算t₀~ (t₀+△t)时间范围内升温区域内的空气温度，其中：时间增量△t的设定应小于30s；

设定由始发升温区到目标小型升温区的火灾蔓延速度为v；火灾蔓延路线的长度为l；火灾蔓延至目标小型升温区的时间为t’=l/v；然后根据建筑钢结构防火技术规范计算小型升温区t₀~ (t₀+△t)时间范围内的构件温度变化，当采用大型升温区时，对于始发升温区以外的区域，应扣除火灾蔓延的时间；

e、区域升温工况下的结构动力非线性分析

对整体结构中升温区域内的构件，按计算得到的构件温度变化施加温度荷载，进行下述△t时长的动力非线性分析，从而确定整体结构的耐火极限为t₀：

1）若整体结构在△t的温度加载过程中发生局部构件失效或大范围倒塌破坏，且|t₀-t₁|30s，则表明整体结构的耐火极限小于受火时间t₀，设定受火时间t₀为(t₀+t₁)/2，重复d~e步骤；

2）若整体结构在△t的温度加载过程中发生局部构件失效或大范围倒塌破坏，且|t₀-t₁|≤30s，则表明整体结构的耐火极限与受火时间t₀相近，可认为整体结构的耐火极限为t₀；若整体结构未有明显破坏，且t₀=t_max，表明在建筑最大可承受火灾持续时间范围内，结构能保持正常使用且不会出现明显破坏；

3）若整体结构未有明显破坏，且t₀t_max，表明整体结构的耐火极限大于受火时间t₀，设定受火时间t₀为(t₀+t₂)/2，重复d~e步骤。