钢框架结构抗火保护的设计选择方法

摘要

本发明提供一种钢框架结构抗火保护的设计选择方法，包括如下步骤：(1)根据塑性极限分析理论确定钢框架结构的平面结构或空间结构的基本破坏机构总数N；(2)确定目标函数η，η为塑性极限状态时基本破坏机构迭加的内力功与外力功之比；(3)通过优化分析处理获得η的极小值，相应的破坏机构被找到，根据塑性极限分析理论原理该机构对应的临界温度即为钢框架所有可能的破坏机构中的最小值；(4)根据温度的变化量，采用迭代法确定目标函数η的最小值对应的钢框架的临界温度值，通过对迭代结果是否符合规定的迭代收敛准则来计算得出钢框架各杆件的临界温度；(5)将计算得出的钢框架各杆件的临界温度与火灾燃烧时相应杆件所能达到的温度特征值进行比较，以确定是否需要对钢框架进行保护。本方法使结构计算变得简单、有效，适于工程设计中。

主权项

1、一种钢框架结构抗火保护的设计选择方法，包括如下步骤：(1)根据塑性极限分析理论确定钢框架结构的平面结构或空间结构的基本破坏机构总数N，并设定钢框架结构的各杆件的初始温度；(2)确定目标函数η，η为塑性极限状态时基本破坏机构迭加的内力功与外力功之比，并满足下式：$\begin{array}{cc}\eta =\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{X}_n{W}_{\mathrm{in}}}{\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{X}_n{W}_{\mathrm{en}}}& (X_n\ge 0)\end{array}$ 设基本破坏机构n的内力塑性功为Win，Win与温度、该温度下钢框架结构控制截面的塑性极限弯矩及破坏机构杆件转角相关，对应的外力功为Wen，Wen与作用在结构边界上的广义外荷载及破坏机构的位移速率相关，N为上述的基本破坏机构总数，Xn为基本破坏机构的转角倍数因子；(3)上述公式中η与变量X1，X2，…，Xn的关系依次为一次非线性关系，优化分析所述非线性问题，通过优化Xn使得迭加机构的塑性铰消失，使得内力功减小，从而获得η的极小值，相应的破坏机构被找到，根据塑性极限分析理论原理该机构对应的临界温度即为钢框架所有可能的破坏机构中的最小值；(4)采用迭代法确定目标函数η的最小值对应的钢框架的临界温度值：设定所述钢框架结构的各杆件的温度增量为dt，下一步的温度增量变为(η-1)dt，其中的η为上一步迭代所得，进行迭代优化计算；(5)设定tole为允许精度，dt1为所有构件温度变化量绝对值的累加，迭代收敛准则采用abs(dt1)＜tole或|η-1|＜tole，当迭代计算满足上述两个迭代收敛准则之一时，计算得出钢框架各杆件的临界温度；(6)将计算得出的钢框架各杆件的临界温度与火灾燃烧时相应杆件所能达到的温度特征值进行比较，以确定是否需要对钢框架进行保护。