基于Johansen屈服模式的胶合木节点标准火灾承载力模型

开发了节点常温力学有限元模型和高温下热传递有限元模型,基于Johansen屈服理论提出了节点常温及火灾下的承载力计算方法。通过随温度变化的销槽承压强度双折线折减关系,得到销槽承压强度随螺栓长度的积分,并基于3种主要破坏模式的力学分析,得到不同持荷比下节点的耐火时间,计算结果与试验值较为接近。

标准火灾测试房间温度场和速度场的大涡模拟

为探索单个房间内的火灾发展和烟气流动,采用大涡模拟(LES)方法,对大尺度涡进行直接数值模拟,对小尺度涡采用亚格子应力模型处理湍流,计算了标准火灾测试房间内的气流流动,得到了其温度场和速度场.模拟结果与采用二维多普勒激光测速仪和精细热电偶的试验数据相比较,除房间顶部外,模拟结果与试验数据吻合.模拟结果表明,房间内存在较大的温度梯度,温度场分层明显,密度差造成的浮力是气流运动的主要驱动力;重整化群(RNG)的亚格子应力模型适用于火灾的大涡模拟.

阻燃涂料在ISO9705标准火灾房间中的实验研究

为克服现有阻燃材料性能测试方法的不足,提出采用大尺度标准火灾实验房间内的实验来考察阻燃涂料在真实火灾场景中的性能.在ISO9705标准火灾实验房间内进行了不涂刷阻燃涂料和分别涂刷3种不同阻燃涂料的胶合板的燃烧实验,测量了胶合板表面以及室内的温度分布;采用耗氧原理得到了各场景中的释热速率,依据胶合板的表面温度得到了其上的火焰蔓延速率.结果表明,进行大尺度标准火灾实验房间内阻燃材料的性能测试实验能够获得全面数据;释热速率是评价材料阻燃特性的重要指标;大尺度标准火灾实验房间内实验对全面评价阻燃材料在火灾中的阻燃性能具有重大意义.

标准火灾下U型钢-混凝土梁的耐火性能

为了研究U型钢-混凝土组合梁的耐火性能,文章采用在空间上运用有限单元与在时间上运用有限差分相结合的方法,应用ANSYS编制热分析程序,对组合梁在ISO-834标准火灾下的温度场进行了分析与计算。结果表明,在ISO-834标准火灾下,填充混凝土使U型钢-混凝土组合梁截面的温度分布不均匀,该梁的耐火特性显著优于普通型钢-混凝土组合梁,单纯地用给定临界温度来判定组合梁是否达到耐火极限不合理。此外,填充混凝土可有效降低钢梁截面的温度,产生温升延时效应,在升温前期,U型钢-混凝土组合梁的温度低于未填充混凝土的型钢梁,降幅可达15%~60%,温升延时可达约15 min。

标准火灾作用后型钢混凝土构件的粘结滑移性能试验研究

型钢混凝土构件的粘结滑移性能是型钢与混凝土两种性质完全不同的材料能够共同受力协同工作的基础。高温后型钢混凝土试件粘结性能的研究比较少。为了研究火灾作用后型钢混凝土的粘结滑移性能,进行了8个标准火灾(ISO-834)作用后型钢混凝土试件及3个常温对比试件的推出试验。通过试验考察了混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、横向配箍率和受火时间等因素对粘结滑移性能的影响。结果表明:常温工况型钢混凝土的粘结力中,化学胶结力贡献较大;而受火后型钢混凝土的粘结力中,化学胶结力贡献明显减小。受火作用后,各试件刚度和极限荷载大幅降低,但是随着受火时间的增长,极限荷载反而有所增加。常温工况下,混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、横向配箍率三个因素与粘结强度呈正比例关系。受火作用后,横向配箍率对极限粘结强度的影响显著,而其他各参数的影响则不明显。

标准火灾下配筋圆钢管混凝土柱温度场试验研究

为研究ISO 834标准火灾升降温作用下配筋圆钢管混凝土柱的温度场分布规律,首先进行了2根配筋圆钢管混凝土柱的温度场试验,升温时间分别为30 min和60 min,进而在确定材料参数,分析传热方程的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立模型,模型结果与试验结果吻合较好.结果表明:沿柱纵向位置不同的测点温度发展规律一致,试件轴向温度场均匀分布;试件内部不同位置存在温度梯度,越靠近截面中心处,所能达到的最高温度越低,达到最高温度的时间越迟缓,降温也越缓慢;在升温过程中,混凝土材料温度达100℃时,形成一个温度平台,配筋对混凝土温度分布影响可以忽略.

标准火灾下约束钢柱的耐火性能研究

印度研究人员开展了火灾中随温度升高而发生线性变化的转动约束对钢柱耐火性能的影响。研究人员采用ABAQUS软件对720个试件进行了详细的参数分析。对于预施加不同大小的轴向载荷和弯矩比的柱,绘制三维图,明确了柱长细比、轴向边界约束和温度与线性变化的转动约束的关系。

标准火灾下约束钢柱耐火性能研究

印度研究人员开展了火灾中随着温度的升高而发生线性变化的转动约束对钢柱耐火性能的影响。采用ABAQUS软件对720个试件进行了详细的参数分析。对于预施加不同大小的轴向载荷和弯矩比的柱,绘制三维图,明确了柱长细比、轴向边界约束和温度与线性变化的转动约束的关系。研究结果表明,随着预加轴力和弯矩的增大,屈曲温度和屈曲载荷减小,而临界温度变化不大。基于非线性回归分析,提出了标准火灾下钢柱临界温度的计算公式,可供设计人员参考。

火灾等级标准问题的数量化研究

在定性分析现有火灾等级标准的基础上,做出了火灾等级标准的数量化探讨。将D-S证据理论方法应用到火灾等级的综合评价中,将死亡人数、重伤人数、直接财产损失三个重要指标作为评定证据进行信息汇集,将汇集结果作为评定标准,针对中国消防年鉴中530起重、特大火灾进行实例计算,并做出总体分析、特例分析和边界值分析。结果表明该方法克服了单因素评价的不足,使评价更加科学、合理。

钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价

综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的参数,利用数值模拟程序分析火灾高温下钢筋混凝土矩形截面梁的温度分布,研究了保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中钢筋混凝土矩形截面梁极限弯矩的时变效应规律。在此基础上,建立了钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价模型,提供了相应的计算方法,分析了不同温度下钢筋和混凝土的弹性模量损伤度及强度损伤度,对火灾高温下不同时间钢筋混凝土梁桥安全指标实现了量化归类。结果表明:在火灾高温作用下混凝土弹性模量比其相应强度更容易损伤,损伤速率大;火灾时间和保护层厚度对钢筋混凝土梁极限弯矩和安全等级有较大影响;火灾高温超过40min后,梁的极限弯矩直线下降,100min左右,可达严重损伤;钢筋混凝土梁极限弯矩随保护层厚度的增加呈线性递增关系;提高混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁的耐火极限和安全等级。

墙角火灾环境下钢构件温度分布及响应行为的实验研究

利用ISO9705标准火灾实验系统,模拟墙角火灾环境,以薄壁方管钢梁为研究对象,对钢构件在热、力耦合作用下的行为进行实验研究。对火灾的热释放速率与室内温度场,钢构件及其表面气体的温度、构件在火灾作用下的挠度进行测量,分析真实火灾下钢构件温升及温度分布的特点与火灾发展对构件挠度的影响。研究结果表明钢构件在长向上存在着很大的温差,而构件的挠度变化也并不对称,这说明以往研究中往往假设钢构件在长向上温度一致并不恰当,这种非均匀温度场对构件的行为有着重要影响,它使得构件高温区部分更易发生局部屈服而失效,在相同规模的火灾环境下,与均匀温度场相比,这种墙角火灾所导致的非均匀温度场更不利于钢构件的安全。

典型戊类仓库火灾危险性试验研究

为研究戊类仓库的火灾危险性,在对比分析国内外仓库火灾危险性划分方式的基础上,通过构建典型戊类仓库的火灾试验模型,开展了不同情况下的火灾燃烧特性对比试验。研究发现,戊类仓库的外包装材料质量及是否采用木托盘承托等显著影响其火灾危险性,在有木托盘存在的情况下,其火灾规模、火灾增长速率以及对相邻货架的影响均较大,尤其当储存物品自身外包装材料的比重较轻时,其影响更为明显,建议对于采用木托盘承托的戊类仓库均应设置自动喷水灭火系统进行保护。另外,建议仓库在火灾危险性分类时,将木托盘的质量与物品自身的外包装质量之和记为物品的外包装质量。

不同约束方式下钢筋混凝土短柱火灾后(下)力学性能的试验研究

为研究钢筋混凝土短柱在相邻构件约束条件下,并经荷载和火灾共同作用后的力学性能,开展了18根受不同约束方式作用的钢筋混凝土短柱火灾后(下)力学性能的试验研究。获得了火灾后(下)钢筋混凝土短柱的剩余承载力、剩余轴压刚度、荷载-轴向变形关系曲线,分析讨论了约束方式、标准升温时间及荷载比等对火灾后钢筋混凝土短柱力学性能的影响。研究结果表明,火灾下和火灾后钢筋混凝土柱试件的破坏模式类似,但后者的混凝土表面裂纹以及剥落较前者严重;不论是火灾下还是火灾后,恒刚度约束的试件破坏较恒荷载约束严重;且恒荷载约束条件下得到的试件耐火极限大于恒刚度约束条件下得到的耐火极限。

火灾作用下钢管煤矸石混凝土柱的温度场分析

目的分析标准火灾下钢管煤矸石混凝土柱的温度场,为后续抗火性能的研究提供理论基础。方法采用有限元分析软件建立钢管煤矸石混凝土柱热传递模型,在此基础上分析ISO-834标准升温曲线下钢管煤矸石混凝土柱的温度场分布规律,研究升温时间、截面尺寸、含钢率、保护层厚度等参数对温度场的影响,并与普通钢管混凝土柱进行对比。结果随升温时间增加以及截面尺寸、保护层厚度减小,钢管煤矸石混凝土柱截面温度明显升高;另外,钢管煤矸石混凝土柱的温度场分布与普通钢管混凝土柱类似,但截面温度更低。结论与普通管混凝土柱相比,钢管煤矸石混凝土柱的抗火性能更好,并且建议其防火保护层厚度在15 mm左右。

局部火灾下钢框架结构的非线性有限元分析

利用ANSYS软件的热-结构耦合模块,建立了局部火灾下平面钢框架的传热模型与在外力荷载及温度荷载共同作用下的受力模型。研究火灾下结构的薄弱环节,得到结构的耐火时间和临界温度,并得出了各个时刻结构的温度场和变形,通过不同国家及组织所采用的标准火灾升温曲线,分析各种火灾曲线下整体结构的抗火响应,并做出比较,从而更加真实地反映出结构的抗火性能。

火灾后钢管RPC柱近距离爆炸残余承载力研究

对梁-柱构件的轴向力和侧向爆炸荷载进行适当简化,提出了一种基于等效单自由度方法的近距离爆炸分析模型。首先对标准火灾和爆炸作用后的钢管活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete Filled Steel Tubular,简称钢管RPC)柱初始挠度进行估算,然后结合钢管混凝土统一理论给出残余承载力计算公式并对钢管RPC柱的爆炸损伤进行评估。通过大比例模型试验研究了标准火灾后钢管RPC柱的近距离爆炸残余承载力,分析受火时间和爆炸比例距离对残余承载力和破坏形态的影响。结果表明:理论计算结果与试验数据吻合较好,验证了该文计算模型的可靠性。钢管RPC柱的残余承载力损失范围为16%~67%,火灾和爆炸作用对钢管RPC柱承载力产生了不同程度的毁伤,且残余承载力对受火时间更为敏感。其中,仅受火105 min的钢管RPC柱承载力下降60%,而仅遭受爆炸作用的承载力下降16%;经历火灾作用再遭受爆炸荷载的钢管RPC柱承载力损失高达67%。对5根钢管RPC柱进行爆炸损伤评估:1根为轻度破坏,2根为中度破坏,2根为重度破坏,表明钢管RPC柱具有良好的抗火性能和抗爆性能。

综述火灾保险

综述火灾保险的起源与历史,对我国火灾保险的发展和现状作了说明,分析火灾保险的社会作用并认为消防部门与保险部门互动将是火灾保险的发展趋势.

火灾后钢管RPC柱力学性能试验研究

通过进行钢管活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete-Filled Steel Tube,钢管RPC)标准受火实验,发现了高温后材料性能劣化的问题,得出残余承载力理论计算与试验结果吻合的结论,为钢管RPC构件抗火设计提供参考。

非承重草砖墙体的耐火性能试验分析

为研究草砖房的耐火性能,根据目前使用最多的砖混框架结构草砖房的结构特点,采用尺寸为1 000 mm×480 mm×360 mm草砖砌成宽3 000 mm,高3 000 mm,厚400 mm的非承重的草砖墙体作为试验用构件,利用大型垂直构件耐火试验炉,采用标准火灾升温曲线进行升温,对实体构件进行耐火性能试验。采用K型热电偶记录背火面的温升情况,研究其火灾试验过程中的耐火完整性和耐火隔热性,判断其耐火极限。试验结果表明,非承重草砖墙体具有良好的耐火性能,其耐火极限不低于3.0 h。同时,在这种结构的草砖墙体中,草砖外侧的抹灰层有效地阻挡火灾初期火的侵蚀;钢丝网片有效地起到固定草砖的作用;紧密压实的草砖其内部没有足够的可助燃的氧,且草砖表层暴露于火焰中形成炭化层阻止了火焰进一步向其内部蔓延。