大空间建筑火灾中烟气层界面的一种判定

采用摄像机拍摄大空间建筑内烟气运动的整个过程 ,从录像中获取烟气前沿和主体下降到各指示灯的时间 ,经时间截取法处理后得到烟气层界面形成及运动的实际时间 ,求烟气层高度x对该时间t的关系可得烟气运动曲线。把该曲线与采用热电偶测温法及目测法的结果进行对比可知 ,三者趋势较为吻合 。

大空间建筑火灾中火焰辐射对无保护钢构件升温的影响

大空间建筑的空间尺度变化范围较大,当空间尺度变化时火焰对壁面或构件的热辐射变化也较大,正确预测火焰辐射对构件升温的影响,是准确计算火灾场景中构件升温的一个重要环节。在计算假定条件下,通过分析外界与构件之间的热量交换以及影响火焰辐射的因素,导出考虑火焰辐射影响的构件净吸热量计算公式,将构件净吸热量计算公式导入基于集总热容法的热平衡方程中,得到构件升温的数值解,从而定量确定火焰辐射对钢构件升温影响的临界角系数,为简化钢构件升温计算奠定基础,使钢构件升温计算既准确反映火灾中构件的升温历程,又方便实用。

大空间建筑火灾中钢结构不需防火保护的条件

以临界温度作为钢结构达到抗火承载力极限状态的判断条件,在空间高度确定的情况下偏于安全地取大空间建筑几何尺寸下限,地面面积为500 m2的建筑空间在火灾中所能达到的最高温度为代表值,如果临界温度等于该温度代表值,则该温度代表值所对应的火源功率为此空间上部钢结构不需进行防火保护的火源功率限值。对于不同结构类型的大空间建筑,根据其结构特性和所处的火灾场景确定其临界温度,然后在确定的空间高度条件下,如果火源功率小于钢结构不需进行防火保护的火源功率限值,则该建筑空间顶部钢结构不需进行防火保护。

考虑火焰辐射的大空间建筑火灾中钢构件升温实用计算方法

对基于集总热容法建立的钢构件热平衡方程进行了参数分析,发现在火焰辐射下对钢构件升温有影响的参数有:大空间建筑火灾中烟气的升温历程和烟气最高升温、火焰面与其正上方钢构件表面微元间的角系数、受火焰辐射钢构件有效表面积系数以及钢构件的形状系数。建立了包含这些影响参数的火焰辐射下钢构件升温典型曲线的数学表达式,通过对精确结果进行拟合,得出了火焰辐射下钢构件升温计算式的待定系数,从而得出大空间建筑火灾中火焰辐射下钢构件升温的实用计算式,该实用计算式避免了直接利用钢构件热平衡方程计算火焰辐射下钢构件升温的繁琐,同时与精确计算的结果吻合程度较好,便于工程技术人员在大空间建筑钢结构抗火设计中应用。

大空间建筑火灾中钢梁的温升

大空间建筑火灾中,钢构件与火焰距离较近时需要考虑火焰直接热辐射对钢构件温升的影响。为了探究数值模拟中最合适的火焰辐射模型,运用ANSYS分别建立点火焰、圆锥体火焰和圆柱体火焰辐射模型,模拟考虑火焰热辐射的钢梁在大空间建筑火灾中的温升。并结合点火焰辐射理论及空气与钢构件的热对流和热辐射理论,获得钢构件大空间建筑火灾中的温升公式。运用MATLAB软件对该理论公式进行迭代运算,得到钢梁随时间变化的温度值。对比数值模拟结果与理论结果,发现用ANSYS模拟钢梁在大空间建筑火灾下的温升时,圆柱体火焰热辐射模型下的钢梁温升值与理论结果最接近。

大空间建筑火灾空气升温的简化计算方法

准确地预测火灾中空气升温过程,是进行大空间建筑抗火分析的基础.系统地分析了大空间建筑火灾空气温度场的主要计算方法,并在对高大空间空气升温实用公式各影响参数分析的基础上,拟合出大空间建筑空气升温简化计算公式.经算例验证,该简化计算方法误差小,精度高,易于工程技术人员使用.

远程供水设备在大跨度大空间建筑火灾中的应用

大跨度大空间建筑火灾蔓延速度快,建筑内部发生火灾后短时间内即可引发较为严重的经济损失,且此类建筑内部火灾荷载通常较高,实际处置过程中需要较大的消防用水量,若无法保障稳定的消防供水会导致火势短时间内大面积蔓延。通过分析大跨度大空间建筑火灾的特点及供水需求,探讨远程供水设备在大跨度大空间建筑火灾中的应用。

大空间火灾中火焰辐射对钢构件升温的影响

为了研究大空间建筑火灾中,火焰辐射对钢构件升温的影响,得到考虑火焰辐射时钢构件升温的简化计算方法,应用热平衡方程,就火焰辐射对钢构件升温的影响,通过变化各个参数,进行了6000多个不同算例的计算。在对算例结果进行参数分析的基础上,将钢构件的升温看作受烟气层影响和火焰辐射影响两部分,忽略次要因素,合并归纳主要参数,拟合出简化计算公式,提出了大空间建筑火灾中火焰辐射对钢构件升温影响的简化计算方法,并给出了可不考虑火焰辐射影响的建筑高度临界值。通过算例计算,与原迭代计算方法相比,该简化方法计算简便快速,且精度也较高,能满足设计要求。

火灾探测技术在大空间建筑的应用研究

分析了目前大空间建筑火灾探测的难点,结合多年工作实践及火灾探测器的探测原理,提出了几种适用于大空间建筑的火灾探测器。

大型地下空间水喷淋流量变化火灾模拟

基于大空间建筑消防泵扬程有限等因素的原因,研究考虑水喷淋流量变化对火灾数值模拟影响的必要性。通过FDS对某小区地下停车场的一个防火分区进行火灾数值模拟,对比各喷头流量保持不变以及前20只喷头开启时流量不变,此后各喷头平均流量逐渐下降两种情况下,喷头响应数量、温度分布、烟气单位长度消光率、烟气层高度等的变化。研究表明:分析大空间火灾水平蔓延或排烟有效性时可不必考虑水喷淋流量变化;在以烟气层温度为重要分析对象时,考虑水喷淋流量变化可使模拟结果更具参考价值。

大空间钢结构抗火概述

简要介绍了大空间建筑火灾的基本特点及其数值模拟方法,总结了大空间钢结构抗火研究现状和抗火设计方法,并提出了基于性能化的设计方法,从而使大空间钢结构抗火设计更加合理。

单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法

采用有限元数值分析方法,对门式钢刚架在多参数影响下的抗火性能进行了研究。基于经典结构力学,建立非均匀温度场中单跨门式钢刚架结构的内力方程,以此判断高温下,结构最不利截面几何位置。研究表明,在大空间建筑火灾中,主要是梁跨中截面和梁端截面影响门式钢刚架结构抗火承载力;根据数值分析结果,建立不同温度场非均匀性、荷载比、高跨比和楔率参数条件下门式钢刚架结构临界温度的大数据库,并拟合得到各参数影响下结构的临界温度经验公式,在临界温度法框架下,建议了单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法,为基于计算的门式钢刚架结构在大空间建筑火灾下的抗火性能评估提供了参考。

钢桁架屋盖结构抗火设计实用方法

钢桁架结构作为大空间建筑屋盖结构常用的形式之一,其火灾下的承载能力对于保证大空间建筑屋盖结构在规定耐火极限内的安全性至关重要。采用有限元数值分析方法和结构力学理论分析,对桁架屋盖在多参数影响下的抗火性能进行了研究,发现平面外支座约束条件、火源位置及结构荷载比是影响钢桁架结构抗火承载力的关键因素;桁架屋盖体系中的支撑构件在火灾下失效会使桁架平面外支座约束方式产生变化,从而影响上弦杆件平面外抗火承载力;基于整体结构受火性能,提出了钢桁架屋盖抗火设计实用方法,该方法有助于明确临界温度法或承载力法中相关参量的取值,为基于计算评价桁架屋盖结构在大空间建筑火灾下的抗火性能提供科学的依据。

两向正交正放网架抗火性能浅析

本文采用ANSYS非线性有限元软件,建立两向正交正放网架结构在大空间火灾作用下的热力耦合有限元模型,按温度增量加载的方法,考虑支座布置形式、温度场非均匀性等因素对结构抗火性能的影响。对结构在火灾中的全过程反应数值模拟结果表明,结构上弦压杆温度应力增长较快,邻近网架对称轴上弦压杆是网架结构的关键杆件;在实际的网架结构设计过程中需要严格地控制杆件的长细比,尤其是上弦杆件的长细比;支座布置形式对于两向正交正放网架抗火性能影响很大。上述的结论为确定影响正交正放网架抗火性能关键参数提供了参考,并为两向正交正放网架抗火设计提供理论依据。

高温环境下预应力钢桁架的热力耦合分析

采用有限元方法,对预应力钢桁架在大空间建筑火灾的温度场分布和热力耦合作用下各个时间段的位移与应力进行研究,分析预应力钢桁架在高温(火灾)条件下的抗火性能,并将预应力拉索损失与理论计算结果进行对比分析。研究表明:大空间温度的上升对钢桁架的力学特性产生较大影响,拉索的预应力损失较小。