某大空间建筑钢结构性能化消防设计分析

本文通过对钢结构建筑及其构件防火性能的深入分析,结合钢结构建筑的优势、发展前景以及在防火领域的特性,以某大空间建筑为例探讨钢结构建筑性能化消防设计,通过性能化结构抗火分析了解钢构件在真实火灾下的性能,确定钢结构建筑的防火保护策略,从而增强钢结构建筑在火灾下的整体性和稳定性。     

火灾作用下钢交错桁架结构体系的力学响应分析

钢结构交错桁架结构是一种经济、实用、高效的结构体系,对其在火灾作用下的力学响应进行分析对该体系的抗火设计具有重要意义.采用数值模拟的方法对无防火保护的空腹钢结构交错桁架体系在局部火灾作用下的力学响应性能进行了瞬态过程分析,结果表明:局部火灾下,空腹钢结构交错桁架体系更易发生强度失效;桁架弦杆比腹杆和柱先失效,进行防火设计时应着重考虑弦杆的防火问题.     

温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响

在钢结构抗火研究中通常基于标准温升曲线分析钢构件的火灾响应特性,采用更接近实际火灾场景的BFD自然温升曲线,运用有限元分析软件ANSYS研究了不同火灾温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响,并与经验公式法进行比较。结果表明:有限元分析结果与经验公式法的计算结果基本一致;不同温升速率会导致钢梁温度场变化的差异性,进而影响钢梁的耐火时间;在快速温升时,荷载大小对钢梁耐火时间的影响较大;当荷载较大时,钢梁耐火温度降低,快速温升下钢梁耐火时间较短。     

不均匀防火涂层对火灾条件下某简支钢梁温升和变形特性的影响

在钢结构抗火研究中通常假设构件表面防火涂料涂刷均匀、厚度一致.但实际上这些涂层由于多种原因厚度并不一致,不均匀防火涂层可能对钢构件的温升特性和结构抗火性能产生影响.基于已被证实的不均匀防火涂层厚度服从正态分布的假设,运用有限元软件ANSYS分析了某简支钢梁在标准温升火灾条件下的温升和变形特性,研究结果表明:钢梁轴向温度不再一致,并呈区域分布,横截面温度呈非对称分布;涂层的不均匀性对轴向变形影响较小,但对构件挠度影响较大.标准差越大,其温度和挠度的相对误差越大.     

建筑钢结构中钢构件的防火性能与抗火设计研究

首先有针对性地对当前国内外建筑钢结构中钢构件的防火性能与抗火设计研究背景做了较系统分析,接着,通过有限元程序,对当前应用非常广泛的半刚接门式刚架建筑在火灾高温下的受力性能进行了整体结构非线性分析。计算结果表明：随着温度的升高,钢构件节点的刚度不断下降,当节点的刚度下降到不能约束与其连接的梁柱构件时,结构将发生突然坍塌性...     

大断面盾构隧道混凝土构件的耐火试验研究

研究了大断面盾构隧道混凝土构件在火灾条件下的温度变化规律.根据汕头市苏埃通道工程的实际结构,通过立式火灾试验炉及卧式火灾试验炉,对盾构隧道的管片接缝、衬砌牛腿及排烟道顶隔板进行了耐火试验.试验中采用RABT升温曲线,测量了盾构隧道不同混凝土构件在耐火试验中的温度-时间分布曲线.结果表明:管片接缝的温度随管片缝隙宽度减小而降低,管片缝隙宽度越小,在火灾中受到的影响越小;在衬砌牛腿耐火试验中,衬砌牛腿植筋处的温度较低,而靠近火源的混凝土表面的测点温度较高,受火面的混凝土出现了局部损伤,需对牛腿结构受火面进行防火保护;在顶隔板耐火试验中,顶隔板内部温度沿厚度方向呈非均匀分布,靠近受火面的温度高,上部区域温度与中部区域温度相差不大,受火面侧已经有部分厚度的混凝土受到局部的损伤.研究结果可为盾构隧道结构设计优化和其他类似工程提供参考.     

火灾下梁柱端板连接节点的力学性能研究

通过火灾作用下门式刚架半刚性端板连接节点ANSYS计算模型的分析,得出了节点的转角温度关系及转角达到极限状态时的临界温度,为分析节点在火灾下的转动性能和节点的抗火能力提供一种经济、可行的方法,并发现在进行ANSYS模型抗火计算时,采用EC3高温下钢材特性较为合理。对基于计算的钢结构节点抗火设计方法研究具有理论意义和工程...     

建筑大空间火灾模拟及升温计算简单公式

钢结构经常用于建筑大空间环境。因为使用和功能要求,建筑大空间内通常无法设置防火墙来阻止火灾的水平传播,而是通过设置燃烧岛、防火舱及防火隔离带等措施将可燃物限制在一定区域内。大空间内可能的火灾为区域火灾。给出了模拟大空间火灾的理论模型和升温计算简单公式。公式基于火羽流相关理论,并引入工程相关常数得到。通过工况分析,考察了两种不同火灾场景,公式的计算结果与场模拟软件FDS结果进行了比较,二者符合良好。所给出的公式形式简单,式中参数的物理意义明确,推荐用于实际工程计算。     

中国建筑火灾引起坍塌事故的统计与分析

为了研究火灾引起的建筑结构坍塌的机理,便于已有建筑的抗火防护和新建建筑的抗火设计,通过查询文献资料和新闻媒体报道,对我国建筑火灾坍塌事例进行了调查,对火灾坍塌建筑物的结构形式、层数和使用功能等方面进行了统计分析,列出了部分我国火灾史上1960-2005年所发生的火灾坍塌事例.调查结果显示,钢结构、特别是工业厂房钢屋架在火灾下较其他形式的建筑易发生坍塌;4～8层的民用建筑发生火灾坍塌的比例较高;工业厂房,仓库和商业建筑发生火灾坍塌的比例较高;民用建筑多发生局部坍塌;发生坍塌的建筑一般存在设计和施工不规范以及防火设施不合格等情况.     

热-力耦合作用对建筑结构火灾安全的影响

结构火灾安全可以避免建筑物在火灾中坍塌.火灾热环境影响建筑结构的响应,传统的标准火灾环境有一定的局限性,不能完全适用于若干真实火灾场景.因此有必要开展真实火灾环境下建筑结构的热-力响应特性研究,发展有效的工程工具来设计经济安全的结构.近来,性能化的结构火灾安全设计评估方法和相应技术发展迅速,该文给出一种综合考虑热-力耦合作用的结构火灾安全设计评估方法及相应流程.首先通过建筑和燃料特性来预测可能的火灾热环境特性,然后再分析构件和结构的热响应和力学响应特性来判定结构是否会失效,以及可以降低热和力影响的预防失效措施.该文通过案例分析将该方法应用于某中庭钢结构屋顶的防火保护,得到经济合理的防火涂层设计,满足有关防火规范的安全等价要求.     

电力配电房在火灾下的有限元模拟分析

针对钢框架结构形式的电力配电房在基本荷载组合工况下构件承载能力的关键问题,运用ABAQUS有限元分析软件对模型进行空间静力分析,得出电力配电房在各种工况下的最不利荷载及其位置;针对电力配电房在火灾工况下构件耐火性能的关键问题,运用ABAQUS模拟分析其在火灾工况下的温度场分布和钢框架结构的承载能力和力学性能,并对这两类工况对比分析。研究结果表明:在基本荷载工况下,电力配电房在恒荷载与活荷载形成的组合效应下产生的沿X、Y、Z方向的剪力和弯矩最大,且其形成的竖向位移也最大;在火灾工况下,电力配电房最大应力位置与普通荷载工况大致相同,但最大位移位置不同;虽有局部钢材应力超限,但钢框架结构仍具备承载能力,设计人员可将应力超限的构件替换为屈服强度更高的钢材而非全部替换,既保证了整体结构的安全性,又达到节约材料降低造价的目的。     

活动板房全尺寸火灾实验研究

通过两次板房火灾试验,分析探讨板房的屋面材料和墙板材料的选用、室内可燃物的控制、板房之间的间距、板房之间设防火隔板以及板房的整体结构耐火等问题。得出:(1)板房的屋面材料建议选用:单层彩钢板+阻燃EPS泡沫板+石膏板吊顶。(2)板房中相邻房间之间的隔墙板,建议选用双层彩钢岩棉复合板等;其它墙板选用双面彩钢阻燃EPS复合板。(3)室内可燃物方面注意控制室内可燃物的种类和数量及其分布状况。(4)板房之间的间距考虑尽量放宽,同时尽量缩短房前屋檐的跨度。(5)板房之间设防火隔板可以有效地阻止火焰的蔓延,其防火效果显著。(6)板房整体结构具有一定的耐火功能。     

截面温度非均匀的防火装饰一体化钢梁的抗火性能分析

基于ANSYS软件建立了细石混凝土半填充、细石混凝土全填充和加气混凝土砌块填充三种防火构造的分析模型,探究了截面温度非均匀分布对防火装饰一体化钢梁的温度场和剩余承载力的影响,分析了钢梁上下翼缘及腹板参数对构件抗火性能的影响。结果表明,翼缘宽度的增大会明显降低钢梁的剩余承载力,翼缘厚度的增加会导致钢梁承载力略有下降,钢梁高度的变化对剩余承载力影响不大。给出了防火装饰一体化钢梁剩余承载力的简化计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好。     

大空间建筑火灾中火焰辐射对无保护钢构件升温的影响

大空间建筑的空间尺度变化范围较大，当空间尺度变化时火焰对壁面或构件的热辐射变化也较大，正确预测火焰辐射对构件升温的影响，是准确计算火灾场景中构件升温的一个重要环节。在计算假定条件下，通过分析外界与构件之间的热量交换以及影响火焰辐射的因素，导出考虑火焰辐射影响的构件净吸热量计算公式，将构件净吸热量计算公式导入基于集总热容法的热平衡方程中，得到构件升温的数值解，从而定量确定火焰辐射对钢构件升温影响的，临界角系数，为简化钢构件升温计算奠定基础，使钢构件升温计算既准确反映火灾中构件的升温历程，又方便实用。     

钢网壳抗火非线性有限元分析

通过两种方式研究钢网壳的抗火性能,其一是对火的分析及单个构件的抗火力学性能分析;其二是对钢网壳结构进行抗火分析,以结构具有一定的抗火时间为标准,通过模拟预测实际火灾特性和结构的非线性有限元分析,求得直到倒塌时的结构抗火全过程响应,从而确定结构的抗火性能及临界温度。并通过一个实际的算例进行了结构的倒塌分析,得到了一些结论,从而对其实际抗火能力有一个理性的了解和认识,为经济、科学的结构综合防火设计提供理论依据。     

单面受火的方中空夹层钢管混凝土短柱耐火极限

为研究单面受火的方中空夹层钢管混凝土短柱耐火极限,在合理选择材料本构关系和边界条件的基础上,利用ABAQUS软件建立了高温下方中空夹层钢管混凝土短柱温度场和力学场分析模型,通过与试验数据对比验证,结果吻合良好。基于此模型,对不同的混凝土强度、钢管强度、内钢管厚度、空心率、荷载比进行耐火极限参数分析,并定量给出计算此类构件耐火极限的简化公式。研究结果表明:荷载比是构件耐火极限的主要影响参数。荷载比越大,构件的耐火极限越小。     

峡谷地形中森林地表火蔓延实验研究

在峡谷形的受限结构实验台上进行森林火灾实验，燃料采用与林间可物相似的混合物，观测火蔓延过程在这种地型结构中的特点。改变风速，通过温度时间曲线分析林火蔓延过程以及烟气运动的规律，所得到的结果也将为林火模型进一步的建立提供实验依据。     

林火灾变阈值

木火灾是失去人为控制,自由蔓延的森林燃烧,破坏了原有森林的结构与功能,并能在相当内难难复原有林的结构,带来的一定的经济损失。本文提出６个林火灾变的生态指标,３个火行为指标,并提出林火灾变的阈值。