火灾下匀质防火保护钢构件温度计算(Ⅱ):实际火灾环境计算

目前各国规范给出的计算火灾下有匀质防火保护的钢构件温度的公式都是基于标准火灾环境得到。标准火灾只包含升温段而实际火灾包括升温段和降温段。考察了将现有公式用于实际火灾环境计算的有效性。通过工况分析,考察了不同火灾、不同厚度、不同截面和不同防火涂料情形下的钢材温度。通过与有限元分析的结果比较,我国规范推荐的公式给出的钢材温度与有限元结果符合最好。研究同时表明欧洲规范中使用的避免升温早期负钢材温度增量的方法,即升温段当计算得到的钢材温度为负值时取增量为0,会引起最高钢材温度和降温段钢材温度的偏高,不适用于实际火灾环境计算。综合而言,我国规范最适用于实际火灾环境计算。

钢筋混凝土矩形梁在实际火灾下正截面承载力数值计算

为了正确评估钢筋混凝土矩形梁在实际火灾条件下的承载力,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为火作用,以建筑结构耐火理论为基础,采用数值计算方法研究钢筋混凝土矩形梁的正截面承载力。研究结果表明:梁的承载力随火灾房间温度升高而变小,在温度达到最大值后承载力达到最小值。火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,火作用越大,梁的最小承载力越小;反之相反。相同条件下梁支座截面的承载力要大于跨中截面。

基于实际火灾场景的钢框架结构倒塌机制分析

采用ABAQUS建立无楼板的多层钢框架模型,采用顺序热-固耦合法,综合考虑实际火灾场景下局部火源位置、火源功率变化、非均匀分布温度场及火灾作用下梁柱失效进行分析,研究了在梁柱的受火形式和失效柱位置两种因素影响下钢框架结构的初始破坏机理与倒塌机制。结果表明:钢框架结构的连续倒塌始于受火柱的屈曲失效,与之相连的梁由于失去竖向支撑挠度增大并产生拉力,使内力重分布柱产生侧移,进而在火灾的持续作用下结构位移不断发展,破坏向周围扩散,最终导致结构发生连续性倒塌;当底层失效柱为角柱和边柱时,结构发生倾覆式连续性倒塌;当底层失效柱主要分布在结构对称轴上时,结构发生下沉式连续性倒塌,该类型倒塌发生较为突然。

结构抗火分析中几个问题的评述

结构抗火分析是涉及到建筑结构和消防安全等方面的重点难点问题，火灾高温对结构有显著影响，火灾极易造成结构损伤、破坏甚至倒塌。随着我国基本建设的发展，结构抗火问题凸显其重要性。由于建筑物的规模和尺度都在不断加大，大幅度增加了火灾扑救的难度，这使得在加强结构抗火方面面临很多问题亟需解决。本文简要论述了近年来结构抗火研究的现状，指出了目前抗火研究尚需解决的关键技术难题，特别是基于实际火灾发展模型的结构抗火分析以及消防实践中高性能混凝土淬火效应导致的爆裂两个突出的问题。