复杂空间钢结构整体性防火分析的系统方法研究

复杂空间钢结构建筑的飞速发展为结构防火分析和设计带来了新的挑战。在分析现有规范和性能化设计方法中结构防火设计不足的基础上,基于火灾科学、结构工程、计算机模拟等多个学科领域的知识和研究成果,立足于复杂空间建筑的整体防火性能模拟与分析的理论研究和实际应用,建立空间整体结构火灾-结构耦合分析模型和系统集成方法,提出复杂空间结构整体性防火分析的系统分析模型,并进行实例研究。该系统分析模型综合考虑实际火灾的发展蔓延过程以及火灾对结构体系的影响,研究建筑火灾中火场状况与空间结构体系之间的相互关系,对大空间建筑在各种火灾场景下的结构反应进行仿真模拟,从而进行整体性系统化的分析和评估。本课题的研究在理论分析的基础上为结构整体防火分析提出了新的手段和思路,可为我国建筑防火研究和建筑防火设计、消防救援、应急预案制定等工程实际应用提供有益的参考。     

基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟

建筑火场模拟方面的软件和结构火灾反应模拟方面的软件均可在各自领域实现很好的模拟,但是在建筑火场和结构火灾反应同步模拟上开发尚不到位。基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟在本文开发的虚拟现实系统中得到实现。该系统是基于火场模拟软件FDS和有限元软件的后处理虚拟现实平台,一方面这两种软件的结果保证了模拟的科学性,另一方面这两种软件的结果又可以同步的在虚拟现实平台上得以展示。同步模拟的相关控制技术将被介绍,一个同步模拟的例子也将被展示。该系统提供了建筑火场与结构火灾反应之间的直观联系,相关技术可用作考虑结构危险程度的建筑火场逃生、扑救等虚拟训练。     

建筑结构地震火灾效应分析方法

为在建筑结构设计时考虑地震引发火灾对建筑结构的作用和影响,提出建筑结构地震火灾效应分析计算方法,此方法结合结构地震反应分析与火灾热力反应分析,通过简化的建筑结构地震损伤模型,考虑地震损伤的同时,连接结构的热传导分析与热力分析,从而实现地震火灾效应计算.运用此方法对一单层和一多层混凝土框架分别进行了分析,并与没有考虑地震...     

建筑火灾结构安全数值模拟框架

为了模拟建筑火灾过程中的火灾发展、结构响应及其相互作用提出了该模拟框架。该框架以现有的火灾模拟和结构分析数值模拟软件为基础,通过对其输入文件和模拟结果文件所含信息进行重新建模构成建筑火灾过程的数据环境,根据物理实验研究成果开发了材料高温强度退化和结构破坏方面的数值分析模块,与基础模拟软件一起构成覆盖灾难全过程的数值环境。该框架采用了面向对象的数据建模方法和系统集成技术,使得不同模拟模块的数据对象相互对应并协调工作,并能自动控制各模块实现对火灾过程的模拟,实现了在一个数据环境和一个软件平台上进行建筑火灾结构安全模拟。该框架为建筑火灾研究提供了数值实验方法,具有廉价和快速的特点,也是将实验室研究成果应用于具体建筑仿真的途径,对于建筑火灾性能化设计,消防救援预案的确定和火灾风险评估具有实用价值。     

基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析

为分析和模拟多层混凝土框架结构在火灾下的反应规律及其破坏过程,基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。模型将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材料非线性和几何非线性问题。对单层单跨混凝土框架进行火灾反应分析,并与试验结果进行比较,验证了此数值模型的准确性。通过对多层框架进行火灾反应模拟,比较不同火灾场景的模拟结果,分析其反应规律以及破坏过程。结果表明,纤维梁单元模型可以较好地模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同,一定条件下蔓延的火灾比不蔓延的火灾对多层混凝土框架结构的破坏性更大。分析结果可以为实际结构的防火设计提供参考。     

高层建筑结构火灾后性能评估方法及其在央视TVCC中的应用研究

针对2009年2月9日央视电视文化中心特大火灾,本文提出了高层建筑火灾后力学性能评估的理论和方法。首先通过火灾现场调查和火灾数值模拟,确定建筑火灾温度场,然后,提出了考虑火灾和荷载耦合的建筑结构火灾反应分析方法,同时还提出了整体建筑结构的火灾反应分析方法。本文还进行了大量结构及构件的火灾后力学性能试验,对评估方法进行验证,从而保证了评估方法的正确性和合理性。本文提出的评估方法为央视电视文化中心火灾后的力学性能评估提供了可靠依据与技术手段。     

交通建筑高大空间火灾探测器适用性分析

大型交通建筑高大空间火灾探测器的选型与设置难度较大且至关重要。本文通过比较常用的几种火灾探测器的性能,结合2013版《火灾自动报警系统设计规范》要求,通过对广州白云国际机场二号航站楼实际情况分析以及与当地消防主管部门沟通协商,最终确定火灾探测器的选型方案。结合航站楼的建筑和结构条件,按照规范确定火灾探测器的布置方案,对此方案实际投运的结果进行适用性分析并获得认可,为大型交通建筑高大空间火灾探测器的选型与设置提供了案例参考和设计方向。     

火灾后钢筋混凝土结构检测鉴定

以火灾后建筑结构构件检测的需求为出发点,运用现有检测鉴定技术和方法,结合工程实例,提出了完整的火灾后混凝土结构检测鉴定步骤和方法,分析了火灾对建筑结构整体性能的影响,并根据检测鉴定结果给出了针对性处理意见,为建筑结构后期加固设计提供一定依据。     

智能化建筑电气工程的设计与应用研究

以山东省烟台市某高层居民小区智能化建筑电气工程设计为例,研究了建筑供配电系统的自动化设计、火灾报警与消防智能联动设计、建筑智能型防雷接地系统设计。结果表明：建筑工程供电系统采用环网供电,配电系统采用两层结构形式的综合自动化结构,上层结构为通信管理层、下层结构为现场保护测控层;建筑电气工程火灾报警与消防智能联动系统通过使用火灾报警系统、烟雾探测器、火灾自动报警装置等设备,采用EF-ACS电气消防远程监控系统对异常信息进行监控并传输数据至消防联动控制器,触发消防设备机关,启动消防电气控制装置,达到灭火消防的目的;设计的建筑智能型防雷接地系统主要由雷电防护系统（LPS）和LEMP防护系统（LPMS）组成;相比于传统的防雷接地方法,运用建筑电气工程智能型防雷接地系统后,雷击电流衰减倍数得到了大幅度的提高,提高幅度约26%。     

基于LoRa的文物建筑无线火灾报警系统研究

针对目前文物建筑火灾报警系统有线设计布线复 杂、安装维护成本高等缺点,提出一种基于 LoRa 的文物建筑无线 火灾报警系统。运用新型 LoRa 调制技术,采用 433 MHz 中心 频点,结合文物建筑火灾特点,构建无线火灾报警系统。对报警器 节点进行了低功耗设计,利用电磁场软件 FEKO 对天线匹配仿真 和多点布控方式分析,可以有效降低系统功耗,延长通信距离。通 过示范工程项目对火灾进行了试验研究,为文物建筑无线火灾报 警系统的优化设计提供了技术支持。     

正面吊司机室FOPS受冲击时的动态响应分析

采用MSC.Patran/Marc软件,建立了正面吊司机室落物保护结构(FOPS)受冲击时的有限元分析模型,依据国际标准ISO 6055的要求,对FOPS动载试验和冲击下落试验分别进行模拟分析,得到了在冲击载荷作用下结构的应力、变形等响应参数,并对比相应技术标准进行了安全性分析,为正面吊FOPS的优化设计提供了结构冲击强度的参考数据,同时也为其它工程机械FOPS抗冲击强度设计起到参考和借鉴的作用.     

性能化防火设计在特殊建筑结构抗火中的应用

目前,有许多大空间或特殊结构形式的建筑被建造,采用传统的法令性结构防火规范对这些建筑进行防火设计,会造成巨大浪费。基于建筑物的整体消防安全目标,确定结构的抗火设计要求,分析和总结了性能化结构防火设计思想及流程,并给出具体的实施方法。结合某超高层建筑实例,针对其顶部酒店大堂的独特"蛋"形结构及顶部拱形钢结构体系,利用大涡模拟技术和有限元模拟方法对整个结构的温度场及体系力学行为进行分区域计算,对体系钢构件的抗火承载力及稳定性验算,得出了合理的防火保护措施。实际工程项目的性能化结构防火设计,将对其他特殊结构的防火设计具有一定的参考价值。     

高校大型多功能体育馆消防设计探讨

分析高校大型多功能体育馆的规划布局,总结高校大型多功能体育馆消防性能化设计特点,剖析高校大型多功能体育馆在高校的规划布局中存在的主要问题及其原因。综合高校所处的地理位置、建筑规模、火灾危险性、重要性等因素,从总体规划布局的平面布局、室内外消防水源、火灾自动报警系统、建筑自动灭火系统及预警管理等方面,提出该类场馆消防设计对策,并对规范未明确的问题进行了探讨。     

基于足尺抗火试验的三维框架结构消防安全分析

分析三维框架结构(如工业厂房)的消防安全。冷弯薄钢板作为结构构件使用,并对建筑进行了足尺抗火试验。利用有限元模型SAFIR进行盲预测分析,对火灾荷载密度为625MJ/m2、通风系数为0.009m1/2的标准火灾和自然火灾下结构构件的热响应进行预测。与预期一样,由于是薄钢板,冷弯截面的温度或多或少与防火分区内气体温度相关。力学响应的预测结果给出了27min(标准火灾)和54min(自然火灾)的抗火能力。利用足尺抗火试验结果对模型进行了验证,证明了62min的抗火能力。与一个简单的2.5D模型进行比较,证明了所提供的结果足够精确、适用于日常设计。     

钢结构柱与墙体围护-防火一体化可行性初步探究

对目前钢结构建筑常用的围护墙体材料的高温稳定性、热工特性、变形适应性等性能进行调研、分析,初步筛选出有一定防火性能的围护材料和构造形式后,以蒸压轻质加气混凝土(ALC)板、石膏岩棉组合墙体、砌体为例,利用有限元软件ABAQUS进行传热分析的数值计算,得到火灾下受围护体系包裹的H形钢柱的温度分布情况。并对墙体的厚度、热工性能和构造形式等进行相关的参数分析,结合规范评估将围护构件兼作钢结构防火保护的可行性。结果表明,当采用合适的厚度和构造方式时,3种围护构造均能达到钢结构防火保护的要求,这也初步验证了围护墙体与钢结构柱防火一体化的可行性,为围护与防火一体化技术的设计及构造提供了参考。     

浅谈建筑消防给水系统对稳压泵的要求

概述了建筑水消防系统,阐明了建筑消防中给水系统及其常用的两种控压措施,分析总结了临时高压制消防给水系统的稳压泵配置建议,以做出更好的设计,促进建筑整体功能的完善。     

Recent Lessons Learned in Structural Fire Engineering for Composite Steel Structures

The knowledge in the field of structural fire engineering has been greatly advanced through assessment of a number of real fires (WTC, Torre Windsor, Broadgate, etc.) and, especially, by the Cardington series of full scale structural fire tests. This knowledge has been used to validate and verify the use of computational finite element models that have expanded the range of structures that can be investigated under severe fire exposure. This paper presents a selection of key lessons learned by the authors through the assessment of structures in fire for real commercial building projects. The key areas of sensitivity that have been encountered are described and a discussion of each point presented. The paper is aimed at describing potential weaknesses that have been observed in the commercial work of the authors, often driven by the requirements for efficient ambient structural design. The paper concludes with some suggested advice for structural engineers aimed at increasing the general robustness of building structures. This is based on designing out as far as possible in the ambient design of a structure the potential weaknesses identified in past project work.