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研究生: 蔡宗奮
Tsai, Zong-Fen
論文名稱: 單層多跨建築之火災與結構行為之數值模擬
Numerical Modeling of the Fire-Structure Behavior of Building
指導教授: 邱耀正
Chiou, Yaw-Jeng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 146
中文關鍵詞: 複合結構火災-結構FDS非線性有限元素分析
外文關鍵詞: composite structure, fire-structure, FDS, nonlinear finite element analysis
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  • 本文主要目的為應用數值模擬軟體探討複合結構承受火害時的火災-結構行為,其中,梁、柱系統採用SN490B鋼材,樓板則由輕質混凝土構成。首先進行單一居室的火場模擬,以火災模擬軟體FDS模擬不同火場參數下的火災行為,探討火場參數對火災之影響,並取得結構物表面溫度歷時,再利用非線性有限元素分析軟體ABAQUS進行順序耦和分析,可分析不同火災情境下之梁柱斷面的軸力變化,進而擴展到單層多跨建築之火災行為的研究,在考量火災延燒特性的情況下,可針對不同火場參數進行火災模擬,討論不同火災情境下的火災行為,並結合結構分析以模擬火場延燒下的建築結構行為。

    The purpose of this study is investigating the fire-structure behavior of building in fire. The building is one storey steel-framed composite structure. The material properties of steel at high temperature are adopted from material test and Eurocode-3. Two strategies have been done to establish the fire-structure behavior. First, the fire model and nonlinear fire response of composite structure are numerically investigated. The Fire Dynamics Simulator (FDS) will be adopted to analyze fire and determine the thermal boundary of structural elements. Second, the transient thermal analysis in FEM model is performed by feeding the time-dependent temperature profiles from FDS predicted temperatures on the boundary to ABAQUS. In addition, a number of parametric studies were performed to determine the effect of fire conditions such as opening factor and fire source.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景與目的 2 1.3 文獻回顧 3 1.4 論文架構 6 第二章 高溫狀態下的材料性質 8 2.1 前言 8 2.2 材料在高溫下的機械性質 8 2.2.1 彈性模數(Elastic Modulus) 8 2.2.2 包松比(Poisson’s Ratio) 9 2.2.3 應力應變關係 11 2.3 材料在高溫下的熱物理性質 12 2.3.1 熱傳導係數(Thermal Conductivity) 12 2.3.2 比熱(Specific Heat) 13 2.3.3 密度(Density) 14 2.3.4 熱膨脹係數(Expension Cofficient) 15 2.4 其它參數 15 第三章 數值分析方法 23 3.1 前言 23 3.2 火災模擬分析 24 3.2.1 FDS軟體介紹 25 3.2.2 FDS指令輸入說明 28 3.2.3 火災行為案例驗證 29 3.2.3.1 模型參數介紹 29 3.2.3.2 分析結果 31 3.3 有限元素分析 32 3.3.1 ABAQUS軟體簡介 32 3.3.2 基本理論 33 3.3.2.1 熱傳分析 34 3.3.2.2 非線性結構分析 35 3.3.2.3 順序耦合分析 36 3.3.3 分析模式 38 3.3.3.1 材料參數輸入 38 3.3.3.2 元素選擇 40 3.3.3.3 ABAQUS分析流程 41 3.4 Fire-Structure分析介面 42 第四章 單一居室之數值分析 58 4.1 單一居室模型介紹 58 4.2 辦公室火災設計 60 4.2.1 火源的設計 60 4.2.2 辦公室火災行為 64 4.3 分析結果 66 4.3.1 火災規模的影響 67 4.3.2 火源位置的影響 69 4.3.3 開口因子的影響 72 4.4 小結 73 第五章 單層多跨建築之數值分析 105 5.1 分析案例說明 105 5.1.1 單層多跨建築模型介紹 105 5.1.2 案例代號說明 106 5.2 分析結果 107 5.2.1 開口因子的影響 108 5.2.2 起火源位置的影響 110 5.3 小結 112 第六章 結論與建議 132 參考文獻 135 附錄 A 140 附錄 B 144 自述 146

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    下載圖示 校內:2011-08-25公開
    校外:2011-08-25公開
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