地震次生火灾的研究进展

地震次生火灾是一种较易发生且后果严重的次生灾害.简要介绍了历史上次生火灾灾害比较严重的几次地震,概述了地震次生火灾的引发原因及城市地震次生火灾的研究进展.然后着重介绍了以建筑物为对象的地震次生火灾的研究进展.地震及其次生火灾是相继发生的双重灾害,作者曾提出针对建筑物的考虑地震及次生火灾的分析思路,即首先评估地震造成的建筑物的损伤,随后分析次生火灾的发生可能性及大小,接着分析考虑已有损伤的建筑物的抗火性能,最后进行危险性分析.建筑物的损伤应考虑3类损伤:建筑防火保护系统损伤、结构防火保护系统损伤以及结构损伤.分别介绍了建筑防火保护系统和结构防火保护系统的损伤及分别考虑这3类损伤的建筑物抗火性能等方面的研究进展.     

震损后圆钢管混凝土柱-钢梁节点耐火性能数值分析

钢管混凝土结构已广泛应用于抗震设防地区,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点作为目前工程中最常用的节点形式,该类节点在经历地震损伤后耐火性能的研究对灾后工程加固具有重要意义,采用低周往复加载方式模拟地震作用,通过合理选取地震损伤指数,建立了节点在经历不同损伤后下部柱单独受火和下部柱及刚梁下翼缘同时受火2种工况下的有限元模型。分析了节点在震损后的损伤积累、温度传递以及损伤指数和受火方式对节点耐火极限和破坏模态的影响。结果表明:随着震损程度的增大,耐火极限逐渐降低;不同受火方式对节点温度传导和破坏模态有较大影响。     

震后火作用下钢筋混凝土框架基于火灾荷载密度的易损性分析

针对钢筋混凝土框架的地震易损性分析已经较为成熟,但其震后火次生灾害作用下的易损性分析还尚未深入。采用ABAQUS软件分别建立3层和9层的钢筋混凝土框架有限元模型,选取火灾荷载密度(fire load density, FLD)作为火灾强度指标,对历经地震后损伤的混凝土框架结构进行火灾易损性分析。结果表明：随着地震动强度和火灾荷载密度的增大,钢筋混凝土框架的失效概率呈非线性增长;在相同火灾荷载密度下,历经多遇、设防、罕遇地震损伤后,9层钢筋混凝土框架发生不同程度破坏的超越概率高于3层钢筋混凝土框架;相对于顶层和中层受火,混凝土框架底层受火时发生不同破坏的超越概率相对较大,发生火灾的楼层越高,结构发生不同破坏的超越概率相对越小,可为钢筋混凝土框架的性能化抗火设计与评估提供研究参考。     

震后火作用下多层钢框架基于火灾荷载密度的易损性分析∗

与地震易损性相比 ,结构震后火的易损性研究尚未深入 。 以三层三跨平面钢框架为研究对象 ,采用 ABAQUS 进行建模,选取火灾荷载密度作为火灾强度指标,同时将耐火极限作为破坏状态指标,采取拉丁超立方法生成了 50 个结构样本,对钢框架进行震后火作用下耐火极限分析和易损性分析,并给出了不同损伤程度的四种破坏状态。研究结果表明：震后火作用下钢框架失效概率随火灾荷载密度的升高而增加;当火灾荷载密度达到最大值时,大震下钢框架发生轻微破坏、中等破坏和严重破坏的概率较高,出现倒塌破坏的概率相对较低;对比三水准地震设防烈度下火灾易损性曲线,随着地震烈度的升高,钢框架发生严重破坏和倒塌破坏的概率也随之增大。     

汶川"5·12"地震公路灾害分析和防治对策

"5·12"汶川8.0级特大地震中,震区公路及其设施设备遭到了极为严重的破坏,公路受损里程累计53 295 km.通过灾后现场调查资料对震区高山峡谷地带的公路破坏特征进行了剖析和归纳.将地震灾害破坏模式划分为两种:一种是与地震同步发生的地震波对公路结构本身造成的直接破坏模式,主要有公路的路面、桥梁、隧道结构本身的变形和破坏;另一种是地震诱发诸如崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等次生灾害对公路的间接破坏作用.通过对两种破坏作用的分析,从6个方面提出了对震区高山峡谷地带的公路抗震防灾对策建议.     

震后钢筋混凝土柱耐火性能有限元分析∗

地震次生火灾(post?earthquake fire)是震后间接引发的一种具有严重危害性的次生灾害,不仅造成远大于普通火灾的损失,亦会导致原本结构性能的改变,从而威胁到人们的生命财产安全。为研究钢筋混凝土柱震损后的耐火性能,选取了合理的损伤指数,采用有限元分析软件 ABAQUS 建立震损钢筋混凝土柱耐火极限模型,并对有限元分析模型与参数进行了验证。在此基础上分析了损伤程度、荷载比等参数对震损柱耐火性能的影响。结果表明：随着损伤程度和荷载比的增加,震损钢筋混凝土柱的耐火极限减小,且二者对震损柱的耐火极限影响较大;当损伤指数为 0.672 时,与无损伤柱相比,耐火极限下降了 41%;当荷载比为 0.6 时,轻微破坏的受损柱(即损伤指数为 0.132)耐火极限相较荷载比为 0.15 时下降了 48%。     

RC框桁式墙体破坏模式及地震损伤模型研究

文中提出一种由钢筋混凝土（RC）外边框和内部桁式杆件组合而成的新型框桁式墙体,为研究该新型墙体的地震损伤性能以实现损伤控制,进行了3个1:2模型比例的框桁式墙体试件的低周反复荷载试验,详细分析了试件从加载开裂直至破坏的各阶段裂缝发展规律与损伤积累过程。通过对既有损伤模型及框桁式墙体损伤特点的分析,引入基于延性和累计滞回耗能的双参数地震损伤模型,并通过非线性多元回归分析获得模型影响参数α和β。结果表明：该墙体首先在桁杆上出现裂缝且裂缝逐渐贯通,再以节点为中心开展裂缝,最终破坏发生在外框底部区域,该试件的破坏顺序明确;文中提出的双参数损伤模型能够较好地反映此类试件在地震作用下,损伤指数在加载初期增量较小、而在屈服后损伤指数增加迅速的实际情况。研究结果可为新型框桁式墙体的抗震设计提供参考。     

节点圈梁对复杂异跨地铁车站结构地震反应的影响

异跨车站结构中的变跨节点位置是结构整体抗震安全的薄弱环节,但目前关于此类复杂地铁车站结构抗震性能方面的研究工作开展较少,尤其针对节点圈梁对结构地震动力反应影响的研究更是少见。本文通过考虑在变跨节点处设置圈梁和不设置圈梁两种情况,研究了上层五跨、下层三跨的大型异跨地铁地下车站结构地震反应特性,对比分析了节点圈梁对异跨车站结构整体加速度反应、侧向变形反应和地震损伤破坏的影响规律。结果表明:节点圈梁的存在能够减小结构楼板的峰值加速度反应,并对地铁车站主体结构的抗水平侧移能力有一定的提高作用,但其将明显影响结构整体的受压损伤分布特征;在变跨节点处不设置圈梁的构造方法不利于异跨车站结构的抗震设计,而设置圈梁则更有利于提高结构整体的抗震安全。     

约束组合梁抗火性能试验研究

通过利用约束框架对组合梁施加约束，研究了处于结构整体中的组合梁的抗火性能及其在火灾中破坏的过程和特点。试验用了两个足尺试件，分别为简支梁和连续梁。采用一种间接的方法得到了抗火试验中难以测得的组合梁的轴力及弯矩等参数。试验表明：（1）悬链线效应有助于提高组合梁的抗火性能；（2）常温下满足宽厚比要求的钢梁的下翼缘，在火灾下仍会发生屈曲；（3）组合梁的节点设计中应进行轴向承载能力验算；（4）组合梁在火灾中的破坏过程可划分为升温膨胀阶段、跳跃阶段和悬链线阶段。     

装配式钢牛腿连接节点耐火性能试验研究∗

为了解一种新型装配式钢牛腿节点的抗火性能，进行了 3 个 ASTM?E119 升温模式下钢牛腿节点抗火性能试验，参数包括不同肋板厚度、不同荷载大小和偏心距。获得了钢牛腿的温度分布、节点变形、破坏形态和耐火极限。 建立了节点抗火分析有限元模型，通过与试验数据对比验证了模型的准确性。研究结果表明：肋板温度达 700 ℃时节点承载能力剧烈下降，栓钉温度达 660 ℃左右时节点达到极限状态。节点的破坏由肋板屈曲和栓钉拉断控制，破坏呈现出一定的脆性(变形急剧增大)。随偏心距和荷载的增大钢牛腿的耐火极限减小；随肋板厚度增大节点耐火极限增大，但增加的幅度有限。栓钉和肋板的破坏临界温度可为连接节点的抗火设计提供参考。     

门式钢刚架结构受火力学反应分析

采用ANSYS有限元分析软件对门式钢刚架结构受火力学反应全过程进行数值模拟,得到门式钢刚架破坏时的临界温度和最不利截面位置,并从结构力学基本理论出发,验证ANSYS数值模拟结果的正确性。研究结果表明,大空间建筑火灾中,影响门式钢刚架结构抗火承载力的控制截面主要是梁柱节点处的梁端截面和梁跨中截面,而且烟气温度场非均匀性将影响结构控制截面的位置,从而影响结构临界温度的变化规律;随着荷载比的减小,临界温度呈升高的趋势;门式钢刚架结构受火破坏模式表明单榀门式钢刚架结构在考虑檩条提供的平面外约束条件下,由于结构冗余度较少,当构件截面发生破坏后,整体结构随即丧失承载力。研究结果可供门式钢刚架结构的抗火设计参考。     

门式钢刚架结构受火力学反应分析北大核心CSCD

采用ANSYS有限元分析软件对门式钢刚架结构受火力学反应全过程进行数值模拟,得到门式钢刚架破坏时的临界温度和最不利截面位置,并从结构力学基本理论出发,验证ANSYS数值模拟结果的正确性。研究结果表明,大空间建筑火灾中,影响门式钢刚架结构抗火承载力的控制截面主要是梁柱节点处的梁端截面和梁跨中截面,而且烟气温度场非均匀性将影响结构控制截面的位置,从而影响结构临界温度的变化规律;随着荷载比的减小,临界温度呈升高的趋势;门式钢刚架结构受火破坏模式表明单榀门式钢刚架结构在考虑檩条提供的平面外约束条件下,由于结构冗余度较少,当构件截面发生破坏后,整体结构随即丧失承载力。研究结果可供门式钢刚架结构的抗火设计参考。     

基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析

在地震作用中,结构的薄弱部位构件可能会先发生初始失效,并导致结构在之后的地震中发生倒塌破坏。为研究在杆件初始失效下单层网壳结构的抗连续倒塌性能,通过增量动力分析方法（IDA 法）确定网壳结构薄弱区域分布规律及结构的动力响应,引入最大响应参数（应力、塑性应变、等效塑性应变等）杆件作为初始破坏杆件,采用备用荷载路径法（AP 法）分析剩余结构在之后的地震作用中产生的动力响应。结果表明：单层网壳结构地震薄弱区处于底部区域,且受地震影响较大。在地震作用下,处于薄弱区域的杆件初始失效会使结构节点最大竖向位移、 塑性杆件比例、总应变能等结构响应参数急剧增大,并且加速了结构的凹陷。由于杆件的初始失效,其两端节点发生较大塑性,周围杆件塑性发展明显,应重点关注处于地震薄弱区的杆件,该区域杆件若发生初始失效将对结构产生影响较大。     

火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

通过2个火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点以及1个常温下型钢混凝土柱-钢梁节点的低周反复加载试验对比,研究火灾作用及受火时间对型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能的影响。结果表明:火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的破坏形态与常温下的基本相似。由于核心型钢的抗剪作用,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的最大承载力变化不大,但与最大荷载对应的位移增加,试件的刚度减小,后期变形能力减弱。与常温下的试件相比,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的延性与耗能能力降低,且随着受火时间的增加,降低程度增大,但总体而言,试件的位移延性系数和等效阻尼比仍能维持较高水平,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能仍较好。     

火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究北大核心CSCD

通过2个火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点以及1个常温下型钢混凝土柱-钢梁节点的低周反复加载试验对比,研究火灾作用及受火时间对型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能的影响。结果表明:火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的破坏形态与常温下的基本相似。由于核心型钢的抗剪作用,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的最大承载力变化不大,但与最大荷载对应的位移增加,试件的刚度减小,后期变形能力减弱。与常温下的试件相比,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的延性与耗能能力降低,且随着受火时间的增加,降低程度增大,但总体而言,试件的位移延性系数和等效阻尼比仍能维持较高水平,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能仍较好。     

基于贝叶斯网络的城市地震次生灾害演化机理分析

为了解城市地震次生灾害的演化路径及扩散机理,进而为城市防震救灾工作提供科学的参考依据,通过对城市地震有关资料和文献的分析,确定出城市地震次生灾害演化系统贝叶斯网络的节点变量及取值范围,并根据节点变量之间的因果关系构建出贝叶斯网络结构图。通过对国内外典型震例中的16个受灾城市相关数据进行统计,分析获得网络结构各个变量的条件概率。结合贝叶斯网络推理知识,利用贝叶斯网络工具箱分析了在相同的地震输入变量、不同的控制输入变量取值条件下,各类城市地震次生灾害的发生概率。算例分析结果表明不同的应急管理水平对城市地震各类次生灾害的发生概率有显著影响。     

建筑物地震次生火灾的贝叶斯网络推理模型研究

为了研究地震过程中建筑物内部燃气管道泄漏后引发次生火灾的演化路径,通过对地震次生火灾蔓延过程的分析,构建了反映城市地震燃气泄漏次生火灾发展各阶段中间原因事件之间依赖关系的贝叶斯网络,确定了节点变量及其状态取值范围。通过对国内外地震灾害记录和专家经验判断结论的分析,给出了贝叶斯网络结构中各节点变量的条件概率。依据贝叶斯网络推理方法,比较了地震特征及建筑属性相同条件下,消防力量扑救、地下供水管网老损等节点变量取值不同时,地震次生火灾的发生、失控以及蔓延的后验概率。推理结果表明,扑救行动的及时与有效性对地震火灾灾害的发生概率影响显著,灾害现场的环境风速、建筑物间的防火距离等因素对火灾蔓延概率有着较大的影响。     

大型建筑构件在突发性事件中的抗火性能分析

针对地震、恐怖袭击等突发性事件引起的次生火灾对大型建筑的破坏特点,比较了大型建筑与普通建筑在结构抗火性能上的差异;利用轴向非均匀温度应力模型,对大型建筑构件的抗火性能与结构抗火计算进行了分析,疏理归纳出了部分性能特征;提出了一套用于这类火灾特点的构件抗火计算理论方法。     

基于GIS的油罐地震次生灾害预评估系统

储油罐在破坏性地震发生时常会引发火灾、爆炸、泄漏等重大次生灾害.对油罐危险源震害特性、油罐次生灾害的自然属性,及其与地震震害之间的相关性进行了探讨;提出了理论地震影响场模型和油罐震害模型的建立方法;以研究区城市的油罐危险源为研究对象,阐述了一套基于GIS的油罐危险源地震破坏预评估系统的技术原理,以实现对城市油罐危险源地震次生灾害危险等级的预评估,为地震灾害防御部门震前快速预评估,指导油罐分布地区进行改造和重建和制定科学的抗震救灾决策提供技术支持.     

洪水冲刷和地震联合作用下砌体结构的失效风险评估∗

基于风险理论,提出一种用概率方法来考虑洪水和地震作用下砌体结构的失效风险评估方法。根据村镇建筑结构在灾害作用下的性能要求,量化结构的性能指标,分析村镇建筑结构在洪水冲刷和地震联合作用下的易损性,综合考虑洪水冲刷、地震的灾害危险性和结构易损性,通过易损性函数与联合灾害概率密度函数在灾害域上积分,获得结构在不同破坏状态下的超越概率,引入损失比和结构累计失效概率,进而获得全性能状态下的可靠度指标,并与目标可靠度指标对比,进行结构性能评估。算例展示了本文方法的建立过程,结果表明：冲刷对结构轻微破坏和中度破坏的易损性影响较小,对严重破坏和倒塌状态的易损性影响较大;洪水冲刷对结构抗震性能具有较大的影响,相比于仅考虑地震作用下,同时考虑洪水冲刷和地震联合作用时,结构各种破坏状态下的失效概率均有所增加,且随着破坏程度的加剧,冲刷对结构失效概率的影响越来越大。