火源位置对凹型砖木结构古建筑火蔓延特性影响研究∗

为探究凹型砖木结构古建筑火灾蔓延特性,以某典型凹型古建筑为研究对象,利用 Pyrosim 软件进行物理模型搭建,研究不同火源位置对火灾蔓延规律的影响,以及在该过程中温度、能见度变化规律和 CO、CO₂浓度动态分布情况等。结果表明：不同火源位置对火蔓延特性影响较大,若引火源位于凹型古建筑西南角,相较西北、正北方向两个工况,热释放速率可高达 240 MW/s,应选择在该处设置多个感温探测器及自动喷淋系统用于火灾防范;若引火源位于建筑西南角,相较其他工况室内温度可达最高值 1 000 ℃,CO、CO₂浓度亦均达最值,且在垂直高度 1.67 m 处能见度下降速率达到峰值,人员需在 2 min 内全部疏散。该研究对于凹型砖木结构古建筑火灾防控、防灭火装置的合理排布及灾后人员高效、安全疏散具有重大意义和参考价值。     

地震考古与弹性建筑

我国浩瀚的古建筑宝库,绚丽多姿、光彩夺目,其工程技术的卓越成就和建筑艺术风格之典雅、独特,饮誉世界。尤其不少年代久远,并经受多次地震冲击而无损英姿的大型古建筑、古桥梁工程,更是国之瑰宝,也是珍贵的科研实物资料,是我们民族的骄傲!     

古建筑雷击风险评估探讨

通过对古建筑防雷现状的调查研究,提出古建筑物的重要性、年预计雷击次数、自身结构、内部环境变化、雷击史是评估古建筑雷击风险的主要项目,并确定了各个项目的风险系数。根据风险系数给出了古建筑物雷电防护等级的计算公式。     

古建筑木构架抗震性能试验

为保护古建筑,采用低周反复加载试验方法,以故宫太和殿某开间梁柱尺寸为原型,制作了3组1:8的缩尺比例的4梁4柱模型,考虑榫卯节点形式为燕尾榫,进行了低周反复加载试验,研究了古建筑木构架的抗震性能,获得了构架的P-Δ曲线,分析了构架的骨架曲线、耗能能力、刚度退化及变形能力,归纳了构架恢复力拟合曲线计算公式。结果表明:古建筑木构架的P-Δ滞回曲线为Z形,具有明显的捏拢特性;随着构架侧移增大,其侧移刚度降低,耗能能力趋于稳定;另一方面,构架具有良好的变形能力。     

火灾作用下钢筋混凝土结构的性能研究

建筑物遭受火灾高温作用后,构件的承载力、变形、耐久性抗震性能等都会受到不同程度的损伤,使整个建筑结构的耐久性、安全性降低。采用ISO834标准温度一时间曲线下的火灾环境,通过对钢筋混凝土构件的两个主要组成部分：钢筋和混凝土,在高温下和高温后材料性能的分析、归纳,给出了钢筋及混凝土等结构材料抗高温的性能规律,希望能为人们研究混凝土结构的抗火性能提供些参考。     

三面受火木梁耐火极限计算方法

木材是可燃性材料,研究木构件的抗火性能具有重要意义。由于缺乏木结构耐火性能的系统研究,我国现行国家标准《建筑设计防火规范》和《木结构设计规范》基于试验方法,仅给出了各类木构件耐火极限的要求,未给出其计算方法。分别介绍了欧洲规范、美国规范、澳洲规范和加拿大规范的木梁耐火极限计算方法,对比发现各国规范中木梁耐火极限计算方法均基于剩余截面法,但其中木材炭化速度的计算方法不同,且考虑角部倒角效应及温度影响区的范围不同。通过将各国规范耐火极限预测值与试验结果对比,发现基于剩余截面法的木梁耐火极限计算方法能较好地预测木梁的耐火极限,考虑密度对炭化速度影响的欧洲规范和澳洲规范与试验结果更接近,因此建议我国规范中木梁耐火极限计算采用考虑密度影响的剩余截面法。     

混凝土与钢筋混凝土结构抗火抗冲击研究评述

火灾高温和爆炸冲击荷载会对工程结构造成严重的破坏,二者通常相伴发生,对工程结构产生的破坏更为剧烈。从混凝土材料和钢筋混凝土构件两个层面,分别综述了火灾高温与爆炸冲击荷载单独及联合作用对混凝土与钢筋混凝土结构影响的物理试验、理论分析与数值模拟方面的研究进展,发现现有研究工作的特点为:火灾高温/爆炸冲击单独作用研究多,耦合或联合作用研究少;试验研究工作多,理论分析与数值模拟工作少;宏观均质数值模型多,微/细观非均质数值模型少。建议今后开展火灾高温与冲击荷载联合作用下混凝土材料及钢筋混凝土构件物理试验研究,建立钢筋混凝土构件全过程响应研究的多尺度分析理论与数值模型,揭示钢筋混凝土构件的损伤破坏机理,为灾后损伤评估及安全加固提供基本理论。     

火灾后空间混凝土框架结构的受力性能模拟

为了分析火灾后空间混凝土框架结构损伤、修复和加固后的力学性能,基于纤维单元模型和分层壳单元模型,将梁、柱构件截面划分成多个纤维,将板沿截面厚度方向划分成多个层,可以考虑各个构件截面的不均匀温度场分布以及受火损伤或修复、加固后材料力学性能的变化。以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python脚本语言对其进行二次开发,建立混凝土框架火灾受损分析系统(ASFCF)。进一步以一个多层多跨空间混凝土框架结构为例,利用该系统对框架在受火损伤、修复和加固后的力学反应进行了研究和对比分析。结果表明,ASFCF系统可以较为准确地进行火灾后空间混凝土框架的损伤、修复与加固后的力学性能分析。研究成果可作为评估混凝土整体框架结构火灾后的残余力学性能及修复、加固后的力学性能的理论参考。     

木结构防火设计方法简介

木材是唯一可再生的主要工业材料,对环境最为友好,是人类历史中的一种重要的建筑材料;但作为一种生物材料,木材具有易燃性,要确保木结构安全,就得充分重视木结构的防火设计。我国传统建筑主要是木结构建筑,其防火问题在我国很早就引起了重视,首先回顾了传统的防火设计方法;然后介绍了1h火灾防护方法,并详细分析了国内外不同木结构体系防火的设计、研究和思路等;其次简要介绍了木材的化学阻燃方法;最后总结木结构各种防火设计方法,提出存在的问题和未来研究的方向。     

“楼顶绿化”科学打造“生态家园”

<正>南京市前不久出台的《立体绿化扶持资金使用管理办法(试行)》明确指出,单位、居民区公共建筑上实施的屋顶绿化面积分别在1000平方米、300平方米以上,将获得绿化投资额约10%的一次性奖励。南京市园林局社会绿化管理处处长杨杰坦言,推广屋顶绿化难度不小,此次制定奖励办法,主要在于引导大家了解,接受屋顶绿化。伴随城市建筑的增加,城市绿地出现锐减的态势,与此同时,"楼顶绿化"也方兴未艾,前景广阔。虽说屋顶绿化"听起来很美",但     

基于结构多尺度分析的超大跨斜拉桥损伤定位方法研究

以苏通大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法,将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接,实现了超大跨斜拉桥的多尺度损伤分析。在此基础上,对模态曲率指标和模态应变能指标的损伤识别效果进行了对比分析。结果表明:采用子结构方法可以有效地实现钢箱梁局部构件损伤与整体结构响应的多尺度衔接,从而较真实地研究钢箱梁局部构件损伤对超大跨斜拉桥动力特性的影响;无噪声情况下,模态曲率指标能正确识别所有损伤工况,而模态应变能指标则对部分损伤工况的识别效果较差;模态应变能指标的抗噪声能力总体上优于模态曲率指标。     

原煤自燃温升对煤码头堆场坑道混凝土构件性能的影响

自燃现象在原煤储运码头堆场经常发生,并对堆场的混凝土构件造成一定程度的影响。自燃与建筑物遭受火灾对混凝土结构的影响有一定的差别,自燃的影响以温升为主。混凝土在持续高温下将产生一系列的物理化学变化,这些变化是结构混凝土在持续温升中产生损伤的主要原因。本文通过原煤自燃火灾对煤码头堆场坑道混凝土构件性能影响的调查,总结特定状态下混凝土构件受持续高温作用的性能,为码头坑道混凝土构件的维护及设计提供参考。     

基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应影响的模拟方法

屋顶绿化是缓解城市热岛效应及相关问题的有效技术手段之一，但如何定量分析评价缓解效果却是难点，因此需要探究一种可以模拟城市任意区域屋顶绿化对城市热岛效应影响的定量分析方法，为城市规划和热岛治理提供帮助。利用绿色屋顶实验数据和地面观测气象数据代入投影寻踪建模，构建了一种可以全天候模拟原屋面与绿化屋面温差的模型，通过验证实验对模型进行了模拟精度测试，并以南宁市热岛中心区域为例开展了屋顶绿化对城市热岛效应影响模拟。结果表明：基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应的影响模拟方法可有效模拟出任意区域在开展屋顶绿化后，热岛效应的缓解情况；通过屋顶绿化，可减少研究区域40.1%的热岛面积，可显著改善该区域的热岛情况。     

接触热阻对火灾下组合结构构件截面温度场的影响

结构的高温性能与抗火设计是工程设计中应解决的关键技术问题之一,对确保火灾下人民生命财产安全至关重要。对于以钢管混凝土柱、组合扁梁以及钢-混凝土组合楼板等为代表的钢-混凝土组合结构构件,由于截面构成相对复杂,致使其温度场分析以及后续的高温性能分析具有较强的特殊性。已有的针对组合结构构件的温度场分析模型中,多数研究者忽略或仅间接考虑钢与混凝土界面的接触热阻,使其分析结果无法反映组合构件这类具有复合接触界面的多梯度温度分布特性,其对温度值的预测也随之偏离实际情况。为此,针对钢管混凝土柱、组合扁梁以及钢-混凝土组合楼板3类组合结构构件,总结分析了有关考虑接触热阻的温度场分析模型,并结合作者的相关研究成果,重点讨论了如何在温度场分析模型中有效考虑界面上接触热阻,以及接触热阻对组合结构截面温度场的影响,为科学评价组合结构的抗火性能提供前提与基础。     

基于纤维模型的受火后混凝土框架的有限元分析

为了分析受火后混凝土框架结构的残余力学性能,基于纤维模型的思路,将梁、柱构件截面划分成多个纤维,可以考虑构件截面的不均匀温度场分布以及受火损伤后材料力学性能的变化。以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python编程语言对其进行二次开发,将SAP2000建立的模型文件导入到ABAQUS中,对基于纤维模型的混凝土框架进行受火后的温度场分析和非线性力学分析。通过一个多层多跨三维混凝土框架火灾反应的实例,对该框架在受火后的力学反应进行了分析,可为评估混凝土框架结构受火后的残余力学性能提供参考。     

腹板开槽冷弯薄壁卷边槽钢抗火性能有限元分析模型

位于冷弯薄壁型钢构件腹板的槽孔,可延长构件两边的热量传递路线,减弱冷弯薄壁钢构件作为墙板龙骨引起的冷桥效应。常温下冷弯薄壁构件的屈曲破坏模态已非常复杂,包括整体屈曲、局部屈曲和畸变屈曲等,且不同的屈曲破坏模态可能会相互影响。火灾下冷弯薄壁构件的破坏机理将更为复杂,根据常规的稳定理论难以求解其火灾下的临界荷载。本文利用有限元方法对火灾下腹板开槽冷弯薄壁卷边槽钢的受力性能进行了模拟,研究了单元类型、材料模型、初始几何缺陷以及求解方法等因素对分析结果的影响,为同类构件抗火性能的有限元模拟分析提供了建模依据。     

在役历史保护建筑构件时变安全性分析

古旧建筑经多年使用之后,由于各种原因造成材料劣化、结构损伤等,在抗震性能和结构安全性方面存在一定的隐患。近年来,我国建筑结构检测工作广泛开展,如何更充分地利用这些珍贵的检测成果是一个值得思考的课题。本文针对建于20世纪40年代末的某历史保护建筑物,根据前后相隔10年的2次结构检测鉴定结果,分析了建筑物服役过程中,其材料、构件性能、结构安全性等方面的变化规律,以及造成构件损坏的主要原因。鉴定结果认为,该建筑物整体性依然良好,能满足历史建筑物保护和结构承载能力的要求。同时,结合该建筑物现状,分析了其结构构件时变安全性,为采取合理的加固措施提供了依据。     

法国的历史文化遗产保护

在法国的里昂,至今仍完好地保留着12—16世纪建筑的古街巷区,区内有250栋“保护建筑”,如12世纪的大教堂以及大量的住宅、商铺等古建筑构成了古老街区的历史风貌。19世纪以后建设的建筑,在风格上也与古建筑十分协调,从而使整体风貌古色古香。     

型钢混凝土受拉柱恢复力计算模型试验研究∗

为研究型钢混凝土构件在偏心受拉作用下的抗震性能,以剪跨比、轴拉比以及偏心距为主要设计参数,对7根型钢混凝土受拉柱进行了低周反复试验中观察了试件的受力过程和破坏形态,得到滞回曲线以及骨架曲线等。通过理论推导和回归分析,提出了各特征点的计算公式。在此基础上,结合受拉柱的滞回特性,给出卸载刚度计算公式以及相应的滞回规则,并建立了型钢混凝土受拉柱四折线恢复力模型。结果表明:通过试验骨架曲线和计算骨架曲线的对比,二者结果吻合较好,能够较为全面地反映构件的受力性能,建议的四折线恢复力模型较为合理,可用于型钢混凝土受拉柱抗震性能的评估。     

桥梁多灾害研究综述

多种极端灾害给桥梁带来的严重后果强调说明了桥梁多灾害设计研究的重要性和必要性,而目前国内外的桥梁设计规范并没有考虑多种极端灾害的共同作用。首先回顾了多灾害理论在桥梁设计中的提出和发展,以及存在的问题。很多学者进行了两个极端荷载下桥梁多灾害响应的尝试,包括用优化理论寻找设计最优解、用试验验证多灾害设计的桥梁构件、用实测数据进行易损性分析以及用分项失效概率理论进行多灾组合等。进而介绍了几种主要的荷载组合理论在多灾害组合中应用。基于全寿命理论的桥梁设计越来越受到研究者的重视,它能够在桥梁全生命周期中考虑多灾害等因素,是未来多灾害研究的重要方向。