基于区域模型的单层高大空间建筑钢构件温升计算

基于火灾双区域模型,研究高大空间建筑钢构件的理论温升,并以某会展中心小功率火灾为例,运用数学软件MATLAB编程计算钢构件温升。计算结果表明,火灾情况下,空间建筑高度对屋顶钢构件的稳定性有一定影响,建筑高度越高,钢构件稳定性越好。对于单层建筑高度大于10 m的高大空间建筑,小功率火灾(4 MW为例),建筑钢构件在3 600 s内升温不超过100℃,钢构件能够满足建筑稳定性和消防队灭火的基本要求。

大空间建筑的烟气和钢构件温升

大空间建筑局部火灾下的烟气和构件温度呈时空分布,总结了局部火灾中大空间建筑的烟气温升和钢构件温升的数学模型。运用各数学模型计算了地面面积为1000 m^(2),建筑高度为6 m的大空间建筑发生局部火灾时,火源正上方和距火源中心水平距离为8 m时顶棚处的烟气温升和钢构件温升。发现不考虑火焰直接热辐射对钢构件温度的影响时,可直接将构件周围的烟气温度作为构件温度。考虑火焰直接热辐射的影响时,烟气吸收系数的取值还需考虑。且计算钢构件温升的各数学模型的温升路径相差较大,还需深入研究。

大空间火灾下铝合金构件温升计算方法

性能化抗火设计过程中,火灾下结构构件的温升计算方法对设计结果具有重大影响。为研究大空间火灾下铝合金构件的温升计算方法及火焰辐射对构件温升的影响,对2种常见的铝合金构件截面试件进行了火灾温升试验。试验结果表明,由于火焰辐射的作用,构件温度与周围空气温度较为接近。基于铝合金构件的导热微分方程,提出了一般室内火灾和大空间火灾下铝合金构件的温升计算方法,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:计算大空间火灾下铝合金构件温升时,忽略火焰辐射的作用会导致结果偏于不安全;所提出的基于点火源假定的火焰辐射热量计算方法较欧洲规范中的计算方法更为简单准确。此外,火焰辐射下烟气黑度值对构件温升的计算具有较大影响,并根据试验结果拟合了烟气黑度的实用计算式,计算结果与试验拟合结果吻合良好。

局部火作用下屋架结构温升的数值计算

运用经验公式,通过构建的热平衡方程编写了屋架温升计算的计算机程序。通过程序分析影响屋架温升的参数,可知火源位置越远,构件温升越小,热辐射作用对构件的影响减小;随着构件截面系数的增大,构件温升速率增大;随着火灾的持续发展,构件温升速率受火焰辐射的影响减小。实例计算证明,程序的正确性和可操作性强,在不同的构件规格、火源位置以及建筑尺寸等情况下,不需要输入大量数据就能够迅速计算不同参数下构件的温升,可为屋架耐火设计提供帮助。