火焰热辐射作用下大空间火场钢构件升温模型

为了研究火灾时大空间建筑内受火钢构件的温升规律,进行了真实的全尺寸钢构件受火温升实验,采用集总热容法建立了大空间建筑火场钢构件温升理论模型.提出了大空间建筑非规律性变化的烟气温度场预测方法和受火钢构件温度场预测方法.实验数据对比理论计算结果表明,结合非规律性变化的烟气温度场,大空间受火钢构件升温模型能够很好地预测大空间受火钢构件温升变化,预测结果与实验数据基本相吻合.     

大空间建筑火场钢构件升温实验与理论模型

为了研究大空间建筑火场钢构件升温,进行了全尺寸大空间建筑火场钢构件升温实验,并建立了大空间钢构件升温的理论模型.模型中将火源视为点火源,并考虑火焰热辐射对钢构件升温的影响.理论预测值对比实验结果表明,理论预测值与实验结果的绝对误差最大值为1.2℃,绝对误差均值为0.58℃.相对误差最大值为11.65%,相对误差均值为6.47%.     

大空间建筑火灾空气升温经验公式

针对大空间火灾下空气温度场的研究相对匮乏的现状,通过FDS程序模拟火灾场景,对大空间火灾空气升温过程进行研究,并且考虑了烟气排放对温度场的影响.建立了时间相关的温度场数学模型.采用MATLAB程序非线性拟合方法,求出相关参数和拟合效果的评价函数——相关系数的平方(R2).确定空气升温速率系数r和平衡温度θm为反应空间温度场特性的主要参数.数值模拟计算得出的升温曲线与所采用的数学模型的R2达到0.95以上,证明该数学模型形式简单实用,且具有较高的可信度.     

大空间建筑火灾烟气的蔓延及控制研究进展

阐述了大空间建筑中火灾蔓延发展的特点和烟气蔓延的规律,分析了温度、湿度、热膨胀、风及室内消防设施等因素对大空间建筑火灾烟气的蔓延规律的影响. 比较现有大空间建筑烟气控制方法,针对大空间建筑的特殊性和复杂性,提出在选择常规防排烟方法的同时,应着重利用自动消防设施合理地对烟气进行引导和分割,防止烟气的蔓延扩大;选择合适的火灾探测器,以便快速发现火灾烟气;合理设置补风系数,保证人员的有效疏散. 关键词:大空间建筑;火灾烟气;烟气控制;影响因素     

高大空间建筑火灾精确定位方法

根据高大空间建筑内火灾早期自动定位的需要,基于机器视觉技术提出一种精确的高大空间建筑火灾定位方法。由于在传统摄像机非线性显式标定方法中很难精确建立其复杂的数学模型,本文提出了一种改进粒子群优化(IPSO)算法与最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合的摄像机隐式标定方法。在平面像素坐标与立体空间坐标之间建立映射;利用IPSO算法搜索LSSVM回归模型的最优参数,提高LSSVM的收敛速度和泛化能力,并通过三维重建实现火焰的空间定位。将此方法应用于高大空间建筑火灾定位,结果证明了该方法的有效性、快速性和准确性。     

钢结构防火涂料等效热传导系数实验研究

通过对4根分别涂覆薄型和厚型防火涂料的I36b钢梁进行防火性能测试,获得了钢构件表面温度与炉温随时间的变化曲线,提出了防火涂料等效导热系数计算方法的适用条件,分析了防火涂料等效导热系数随升温时间的变化特点和取值范围,实验研究成果可为研究火灾下钢结构构件升温的简化计算提供数据基础.     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

高温（火灾）下横向荷载对钢构件稳定承载力的影响

基于高温环境下钢构件的受力特点,根据压弯构件的平衡方程,导出了不同横向荷载形式下钢构件的稳定承载力计算公式,分析了横向荷载及火灾参数对钢构件稳定承载力的影响,提出了在实际工程中采取的一些相应措施。     

自然火灾中钢结构构件温度场模拟

在既有一榀框架受火实验的基础上,建立了该实验框架的精确有限元模型。通过与试验结果对比,获得了较好的温度场模拟结果。从结构抗火设计实际需要的角度出发,探究不同火灾发展因素对构件升温的影响,使用ABAQUS模拟多种参数化火灾模型下构件温度场分布。研究表明：有限元软件ABAQUS能够获得较精确的温度场分布;考虑多种随机性参数更有利于钢结构抗火工程。     

局部火灾下变截面门式钢刚架结构温度场的数值模拟

采用有限元法对门式钢刚架结构中的变截面梁进行了数值模拟,分别得到其在ISO标准升温曲线和局部火灾下的温度场变化,考察了升温曲线及火源位置对变截面梁升温的影响.该方法可以为大空间局部火灾下相关结构的抗火设计方法的研究提供参考.     

防火涂料局部破损后约束钢柱的临界温度

为了研究防火涂料局部破损后钢柱的抗火性能,根据分段平衡微分方程,分别推导了两端铰支和固支的钢柱局部防火涂料破损后高温下的挠曲线方程,采用边缘屈服准则得出了局部防火涂料破损后轴向约束钢柱临界温度的计算方法。用有限元对高温下的挠度和轴向位移进行了验证,结果吻合较好。通过算例计算了两端铰支轴向约束刚度内力随温度的变化关系,并计算了临界温度。研究结果表明：轴向约束增加高温下钢柱的内力,降低钢柱的临界温度;破损长度越长、轴向约束刚度越大,临界温度越低。     

钢、混凝土和二者组合的构件在各种受火条件下温度场计算的分析方法

计算在火温下温度场的分布是钢和混凝土防火工程及设计中非常重要的一步。本文介绍了两种不同方法，一种是对Fourier热传导方程进行简化数值求解，其适用范围是矩形钢筋混凝土截面，优点快速简单；一种是考虑材料热工参数随温度变化，考虑对流和辐射，对热传导平衡方程进行非线性有限元求解，其适用范围是钢、混凝土和组合构件，不同边界条件，优点是精确度高。     

高温火灾下约束钢梁挠度非线性分析

在真实火灾环境下对于大空间,火源位置的变化往往会导致温度场轴向和截面的非均匀改变。本文采用ANSYS有限元分析软件,对固支约束钢梁在三面受火情况下的最大挠度进行分析,首先假设温度场轴向非均匀分布,在此基础上进一步假设截面方向也存在非均匀分布,并与轴向均匀温度场下钢梁的最大挠度进行比较。     

火灾烟流在建筑通道中流动的温度变化规律

高层建筑火灾时期 ,通道烟流的温度变化规律是消防工程设计的基础 .基于从一维热传导方程导出的单元体热平衡差分方程 ,结合控制体技术 ,运用非稳态方法更准确地计算了通道内烟流温度的动态变化 ,为防排烟系统和人员疏散系统设计提供了基础数据     

地表湿润程度的表征指标及其应用展望

在一定的太阳辐射条件下,地表湿润程度不同,蒸发速率也不同。当地表充分湿润时蒸发速率最快,地表温度也最低。利用热量收支平衡原理．这一最低温度可用一般气象观测资料计算得出,即称为平衡温度。于是气温与平衡温度的差值DT便可用作表示地表土壤含水量的指标,并且该指标可用于计算逐日或逐月蒸散发量、干湿气候区划、旱情监测、森林火灾预警以及用于预测灌溉所引起的气温变化等方面。     

基于蒙特卡洛法的火灾下钢结构失效概率分析

建立了火灾下钢结构失效概率的计算模型，它结合结构可靠性工程中的蒙特卡洛法和钢结构抗火性能分析法来分析火灾随机性和确定性的双重耦合过程．该模型首先确定火灾随机场景，根据建筑物内火灾随机参数的概率分布，利用蒙特卡洛的混合同余法和反函数法产生火灾随机场景的抽样样本，然后利用0Zone软件进行火灾下抽样样本的性能模拟，通过大量样本的模拟实现。了结构在火灾下的失效概率分析．基于这一模型，分析了单室住宅火灾下钢梁在不同防火涂料厚度下的失效概率，为定量分析建筑结构火灾风险提供了新的方法和思路．     

钢管混凝土柱耐火保护层厚度的计算

根据热传导方程建立了钢管混凝土柱耐火保护层厚度计算的理论模型,并编制了程序。当给定裸钢管混凝土耐火时间和临界温度时,即可求出达规定耐火时间所需的保护层厚度,通过大量计算,得到了保护层厚度的简化计算公式。     

四面均匀受火下圆钢管混凝土温度场非线性分析

在合理确定混凝土和钢材热工参数的基础上,根据四面均匀受火下圆钢管混凝土离散体积单元的能量平衡建立有限差分平衡方程,采用放大混凝土比热的办法考虑混凝土中自由水、结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响.通过编制四面受火下圆钢管混凝土截面温度场非线性有限差分程序,并结合火灾下钢管混凝土柱温度场的试验结果,合理确定了钢管表面热传递系数和混凝土比热放大系数.结果表明,四面均匀受火下钢管混凝土柱温度场的计算结果与试验结果符合较好.本文的研究工作可为火灾下圆钢管混凝土柱非线性有限元分析创造条件.     

室内火灾对消防开关箱温升影响的数值分析

针对目前消防终端供电系统中,开关箱尚未采取防火参数设计,有关耐火试验的火源功率设置存在局限性且没有形成统一试验标准的问题.采用CFD软件FDS4.0,对室内火灾环境下开关箱表面温度场和辐射热通量进行1 800 s模拟分析.验证了开关箱表面温度分段现象是由于火焰的辐射影响和烟气对流、辐射共同作用造成的.分析了1 450 mm特征高度上温度随火源功率增长的变化趋势,根据多项式拟合,建立了2 MW以内稳定燃烧阶段的火源功率与温度的函数.为消防开关箱的设计和耐火试验标准的制定提供了参考依据.     

高温下具有弹性支座钢构件的动力稳定荷载

根据弹性稳定理论原理研究了弹性支座钢构件在高温环境下的动力特性问题,导出了高温下杆件的动力稳定临界荷载计算式,并讨论了保护层厚度、长细比、阻尼、材料特性等因素对杆件动力稳定临界荷载的影响,探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题,可为钢结构抗火设计提供参考.