清华大学学报(自然科学版)

作者：侯婧, 蒋亚强, 楼国彪, 钟波, 戚洪辉

单位：1. 应急管理部上海消防研究所, 上海 200032,2. 应急管理部四川消防研究所, 成都 610036,3. 防火阻燃技术应急管理部重点实验室, 成都 610036,4. 同济大学 土木工程学院, 上海 200092

关键词：钢框架结构,火灾试验,温度场,变形,倒塌模式

基金：应急管理部上海消防研究所基本科研业务费项目(24SX03),国家消防救援局重点研发项目(2020XFZD14),国家消防救援局应用创新项目(2022XFCX15)

为研究真实火灾场景下钢框架结构的倒塌演化特征, 对一个两层三跨钢框架结构进行了底层房间受火试验, 实时获取了火场温度场、关键构件温度及结构三维位移响应数据, 并观测了钢框架结构受火至倒塌全过程的试验现象。试验结果表明：门洞导致的通风效应使中间房间上部烟气温度在受火15 min内达到800℃, 并形成显著的温度梯度; 受火楼板与钢梁在受火36 min时最大竖向位移为120 mm, 薄膜效应的存在使其保持了一定的承载能力; 试验框架在受火82 min后发生整体倒塌, 倒塌时框架最高温度约为900℃。钢框架结构整个火灾倒塌过程呈现3阶段特征：初始阶段(受火0~45 min), 内部钢柱因轴向荷载和快速升温(12℃/min)产生屈曲; 扩展阶段(受火45~68 min), 荷载重分布导致相邻柱轴向力骤增; 最终阶段(受火68~82 min), 钢框架呈内跨下沉式倒塌。该试验验证了钢柱失效是冗余框架结构火灾倒塌的主控因素, 揭示了基于构件失效顺序的倒塌特征。

来源：2025年第6期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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