毕业论文课题相关文献综述
2.1国内外对温度场、室内火灾升温曲线的研究
结构抗火研究主要涉及到热工、建材和结构等学科,研究涉及面较广,试验设备要求高,至今仍未得到十分完善的理论分析。高温下木结构的力学行为与温度密切相关,因此要对钢结构进行高温下的分析,必须计算出构件内部的温度场。在抗火试验中火灾高温下构件截面的温度场随时间时刻在变化,而且材料的导热系数、比热等参数也不是常数,所以结构热传导问题是一个非线性瞬态问题,其方程是一个非线性抛物型偏微分方程。国外很多研究者对火灾下钢结构温度场计算提出了有价值的建议和方法。GamalN.A考虑了一维墙板的热传导问题,利用一维无限大平板热传导问题的解析方法进行求解,YuJ.R.利用Gurtin提出的卷积变分原理考虑初值问题的新方法对一维热传导问题进行了计算；Wilison提出了基于有限单元法求解瞬态温度场的研究；Bath KJ.采用简化和线性化方法建立非线性温度场的变分泛函,并编制了通用有限元程序ADINAT[1]。国内一些学者对瞬态温度场的求解也进行了卓有成效的研究。吕志涛等人利用椭圆温度等值线分布的计算式来计算梁内部任意一点在某一时刻的温度值。
火的燃烧特征一般是通过温度一时间曲线来描述的。但是由于火灾的发展受可燃材料的燃烧性能、火荷载密度、通风状况等多种因素的影响,其温升曲线表现出很大的随机性,对火灾的模拟一般假设室内空气温度均匀分布,通过对火灾的统计资料和试验数据进行统计分析来归纳出室内火灾的空气升温过程模型。
美国土木工程师协会(ACSE),EUROCODE3都提出了不同的室内空气升温计算公式。这些公式一般以试验数据为基础,通过热力学分析,以房间几何尺寸和热工性能为参数,建立空气温度与时间的关系式。
最早人们是通过抗火试验来确定构件的抗火性能,为了对试验所测得的构件抗火性能能够相互比较,试验必须在相同的升温条件下进行,许多国家和组织都制定了标准的室内火灾升温曲线,以供抗火设计和抗火试验使用,其中应用最广泛的为ISO 834标准升温曲线和ASTM-E119标准升温曲线。
为了对受热构件的破坏模式有一个统一认识,以及出于规范的需要对构件的抗火程度进行统一分级。国际标准化组织(IS0)制定IS0 834标准升温曲线,其表达式如下:
(2-1)
式中,t为时间,min,不为 位t时刻炉内环境温度,单位℃。美国和加拿大采用的是ASTM-Ell9标准升温曲线,表达式为:
(2-2)
IS0 834标准升温曲线公式没有考虑火荷载,受火房间几何参数和热工参数等因素,与实际火灾差别较大(见图3)。但由于其表达式简单,对于燃烧炉控制比较方便,已为大多数国家研究者采用。
图3不同火荷载曲线差别
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