不锈钢伞状结构火灾响应试验研究

为研究不锈钢伞状结构在实际火灾下的整体响应,考虑不同的火源位置,采用正庚烷油池火对一1∶4不锈钢伞状结构缩尺模型开展了2次局部火灾试验。试验过程中测量了试验模型关键位置的烟气温度、不锈钢构件的温度和位移。试验结果表明:在下方着火情况下,空间结构温度场呈不均匀分布,热烟气温度峰值从火源正上方向四周逐渐减小,呈现明显梯度。不锈钢构件的温度变化除火源正上方及周围杆件的测点温度明显上升外,其他测点温升有限,不超过50℃。在两次试验过程中,靠近火源一侧的梁产生了向上的位移,远离火源一侧的梁则对称地产生了向下的位移,伞架结构整体向远离火源一侧倾斜;不锈钢柱受热不均匀,受火侧和背火侧竖向膨胀位移相差0.56 mm;结构变形受火源位置影响不大,两个工况最大位移接近,变形均在试验结束后基本恢复,且未观测到影响结构宏观承载性能的永久变形。

不锈钢树状支撑有机玻璃水幕缩尺模型火灾试验研究

不锈钢结构具有造型美观、易于维护、可回收利用、耐腐蚀性能优良等优点,在建筑结构领域具有广阔的应用前景。然而,目前国内外对于不锈钢结构整体抗火性能的研究十分匮乏。基于第十一届江苏省园艺博览会“未来花园”展区,开展了不锈钢树状支撑有机玻璃水幕体系的缩尺模型火灾试验。根据佛罗德相似原理,搭建一1:4缩尺模型,采用0.3m×0.3m的油盘火作为火源,采用正庚烷作为燃料,火源功率为100kW。试验探究了真实火灾下火源上方的空气温度、有机玻璃顶棚下方的空气温度以及不锈钢结构表面温度和热辐射强度的变化情况。此外,利用FDS软件对空气温度场开展了数值模拟,尽管由于风速等环境因素,试验获得的空气温度场波动较大,但总体而言,二者吻合较好。

火灾沿有机玻璃厚板下表面蔓延特性试验研究

通过搭建小型试验平台,研究了下部火源对水平放置的有机玻璃厚板的加热和引燃作用,获取了有机玻璃厚板下表面的引燃时间及火源蔓延规律等特性。试验结果表明,在下部火源直接加热作用下(温度约400~500℃),点火约3~4min后有机玻璃厚板被引燃,引燃后有机玻璃厚板下表面温度可达到约800℃,随后火势逐渐沿有机玻璃厚板向远端蔓延;当下部火源熄灭后,有机玻璃厚板的火势随即自行熄灭,不发生自持续燃烧。该试验研究为了解厚型有机玻璃顶棚在被引燃情况下的火灾蔓延特性及消防应急措施方面奠定了技术基础。

实际火灾场景下不锈钢伞状结构倒塌分析

为研究不锈钢伞状结构在实际火灾场景下的倒塌机制,本文以一个缩尺1:4的不锈钢伞状结构火灾试验为基础,建立并验证了有限元分析模型,通过热-结构耦合分析方法,对其在不同火灾场景下的抗火性能进行研究。结果表明:火源位置改变对伞状结构耐火性能有明显影响,当火源处于同一水平高度时,发生在截面面积小的次支杆下方的火灾将引起结构整体倒塌破坏,而当火源位于主支杆下方时,仅引起受火区域内结构的局部破坏,剩余结构仍有一定的承载能力。