单层球面网壳结构的抗火性能研究.docx

单层球面网壳结构的抗火性能研究
单层球面网壳结构的抗火性能研究
摘要：球面网壳结构是一种新型的建筑结构模式，其抗风、抗震等性能均已得到大力发展。但其抗火性能却备受关注。因此，本文将针对单层球面网壳结构的抗火性能进行研究，以探究该结构在火灾中的表现。
关键词：球面网壳结构；抗火性能；单层；研究
1.引言
球面网壳结构是建筑工程中常见的一种结构形式。其结构特点在于，在无承重柱和梁的情况下，能够承受较大的载荷，且抗风、抗震等性能优良。但作为建筑主体之一，其抗火性能尚未得到广泛关注，而现实中火灾不可避免，因此进行抗火性能研究十分必要。
2.抗火性能
2.1抗火等级
对于球面网壳结构的抗火等级，国内尚未有明确规定。但据国外研究结论表明，其抗火等级一般为1-2小时。
2.2抗火特性
由于球面网壳结构的特殊结构，其受火后的变形并不会对结构的承载能力产生过大影响。而在构件受火后，其承载能力将会逐渐衰减，且耐火材料的性能将对球面网壳结构的抗火性能产生重要影响。
3.火灾模拟实验
在现实环境中开展试验研究不可取，因此本文通过计算机模拟对单层球面网壳结构的火灾情况进行研究，以探究其抗火性能。
3.1模型建立
取一座内径为20m，外径为30m的单层球面网壳结构为研究对象，采用ANSYS软件建立该结构的有限元模型。
3.2模拟条件
通过模拟计算，将火灾温度分为4个时段：T1为30min，T2为60min，T3为90min，T4为120min。各时段下的火灾温度如下表所示：
|时段|温度（℃）|
|---|---|
|T1|500|
|T2|750|
|T3|1000|
|T4|1250|
3.3模拟结果
通过计算机模拟，得出了球面网壳结构在不同火灾时段下的温度云图和结构变形情况：
3.3.1温度云图
在第一时段，球面网壳结构只被点燃了一小部分，其余结构区域温度均处于标准范围内。随着时间的推移，球面网壳结构的温度逐渐升高，在T4时段下，整个结构区域均处于高温区域。
3.3.2结构变形
在第一时段及第二时段，球面网壳结构承载能力较强，变形不明显。但随着火灾时间推移，结构的变形也逐渐加剧，最终在T4时段下出现了结构塌陷现象。
4.结论
通过上述模拟结果可以得出以下结论：
首先，单层球面网壳结构的火灾等级为1-2小时。其次，火灾条件下，球面网壳结构的承载能力逐渐减弱，但其变形情况相对较小。最后，在高温情况下，耐火材料性能的好坏将会对结构的抗火性能产生重要影响。
因此，建议在球面网壳结构的设计中加强耐火材料的应用，在结构中加入防火隔板等设备以减少火灾对其影响，同时也应尽可能减少火灾的发生。
参考文献：
1.王志真.建筑工程抗火设计原理与方法.科学出版社.2009.
2.徐振华.抗火材料性能评价及其应用.人民交通出版社.2007.
3.邓江平.建筑耐火技术.化学工业出版社.2018.