基于FDS的真实火灾下钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为揭示钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete,STRC)柱在真实火灾作用下的抗火性能,采用火灾动力学模拟(fire dynamics simulator,FDS)软件获取宿舍和教室场景下的真实火灾曲线,建立Abaqus模型对圆形STRC柱进行温度场和耐火极限有限元分析,获取真实火灾场景下温度曲线、载荷比、截面直径、长细比等参数对STRC柱耐火性能的影响.结果表明:真实火灾场景下STRC柱的变形受力性能与标准火灾场景下类似,耐火极限分别与载荷比和长细比成反比,与截面直径成正比.根据研究结果,建议采用真实火灾曲线对STRC柱进行精细化抗火设计,在工程所需的耐火极限范围内,可出于安全需要,基于等效爆火时间采用标准火灾曲线进行构件抗火设计.

真实火灾和模拟火灾情境下小鼠的逃生决策比较

探讨并比较真实火灾和模拟火灾情境下小鼠是否采用直觉性逃生决策。研究包括一个预备训练和两个主实验。预备训练的目的:首先训练小鼠获得有关迷宫路线及出口的经验,然后再经过遗忘处理使它们遗忘相关经验。两个主实验均采用3(情境:真实火灾,模拟火灾,普通情境)×2(记忆:遗忘前和遗忘后)混合实验设计,因变量均为逃生决策。实验组被试为72只经过训练的小鼠,控制组为24只未经过训练的小鼠。通过考察小鼠在不同情境和不同记忆条件下的逃生时间和对逃生出口的选择探测并比较真实火灾和模拟火灾情境下小鼠的逃生决策差异。主要结果:(1)实验组在真实火灾情境下的逃生时间无论遗忘前后都明显比模拟火灾情境下短;(2)实验组在真实火灾和模拟火灾情境下的逃生时间都明显比控制组短;(3)当熟悉和陌生出口均开启同时熟悉出口处有烟雾条件下,真实火灾组在遗忘前后均倾向于选择熟悉出口逃生,其他两组则倾向于选择陌生出口离开。结论:真实火灾和模拟火灾情境下小鼠的逃生决策存在明显差异:真实火灾情境下受过训练的小鼠倾向于直觉性逃生决策;模拟火灾情境下受过训练的小鼠不倾向于直觉性逃生决策。

考虑真实火灾效应的钢管混凝土偏压构件耐火性能数值模拟

采用FDS(fire dynamics simulator)对某一给定的小空间结构进行了火灾分析,通过Smokeview对FDS模拟的结果进行可视化,得到了三维动态的火灾发展过程,并提取了室内相对真实的升温曲线。在此基础上,通过热-力耦合的分析方法对考虑真实火灾效应时的钢管混凝土偏压构件的耐火性能进行了分析研究,并与标准火进行了比较。分析结果表明:采用ISO-834标准升温曲线计算得到的钢管混凝土柱的耐火极限比考虑真实火灾效应时得到的耐火极限小。此外,通过考虑真实火灾效应的不同参数作用下钢管混凝土偏压构件耐火极限的计算发现,长细比、火灾荷载比以及保护层厚度等对该类构件的耐火极限影响较为显著。

真实火灾下钢筋混凝土板温度场有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对钢筋混凝土板的截面温度场进行了分析,选取的标准火灾升温曲线包括ISO 834升温曲线和HC碳氢升温曲线,真实火灾曲线选择欧洲规范EC1建议的的参数化火灾升温曲线。分析结果表明,火灾曲线的升温速率越快,相同时刻混凝土板背火面的温度越高,而随着混凝土板厚度的增大,背火面的温度显著降低。将钢筋混凝土板失去隔热性作为判断耐火极限的条件,计算得到了不同工况下构件的耐火极限,分析了各参数对构件耐火极限的影响规律,给出了不同火灾曲线下钢筋混凝土板达到一级耐火极限90 min所需的最小板厚。

真实火灾安全思想

本文首先介绍了影响建筑物真实火灾严重程度的主要参数。同时简要介绍了建筑物真实防火评估的主要模型,并对每个模型重点介绍了所需要的数据以及产生的结果。本文还介绍了欧洲研究项目“真实火灾安全思想”的主要成果和进展。本文最后提出了一个创新的方法,即在结构抗火设计中考虑主动保护措施的影响。

真实火灾下钢筋混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能分析

框架结构整体的耐火性能研究是保证结构在火灾下安全性的重要问题,通过ABAQUS建立钢筋混凝土柱-钢梁框架结构的温度场模型和热力耦合力学模型,分析在真实火灾升温作用下,不同受火工况对于组合框架的耐火性能的影响,并与标准温度曲线做对比,得出框架的温度场、应力、应变云图,并对框架结构的柱顶竖向位移、梁柱节点水平位移、梁跨中挠度、应力应变发展规律进行分析。

真实火灾下足尺冷成型钢复合剪力墙结构耐火性能试验研究

冷成型钢复合剪力墙结构采用冷成型钢管混凝土边柱、半刚性连接节点、组合楼盖体系和外填充式夹心组合墙体等构件,具有整体连接性强、抗震性能优越等优势。其耐火性能研究是该结构在我国推广应用的研究重点之一。为此,建造了3栋平面尺寸为7.2 m×7.2 m、层高3 m的单层冷成型钢复合剪力墙结构模型房屋,并对其进行了不同火灾工况下的足尺结构模拟真实火灾试验。对试验现象、结构破坏模式、实际温度场和位移场进行分析。研究结果表明:相对于火源均匀分布的受火工况,存在局部集中火源的工况更容易发生轰燃;自然火灾下的小空间升温曲线对应温度改变可分为3个阶段,在封闭燃烧阶段和回燃阶段,受火房间内温度沿高度方向呈现不均匀分布,轰燃后,整个室内空间温度趋于相同;外填充式夹心组合墙体具有优越的耐火性能,自然火灾下耐火时间可以达到119 min。针对冷成型钢复合剪力墙结构提出抗火设计建议:墙体应选用外填充式夹心组合墙体;楼盖体系中,应选用与钢材连接可靠的耐火板材作为天花板,楼面ALC板材应当错落放置;需增强楼面钢托梁与墙体上部双拼梁(框架梁)连接处的防火保护。

虚拟现实技术在消防战训中的应用探究

新技术不断出现,为现代化消防战训的构建带来更多可能。在诸多现代化技术中,虚拟现实技术(VR)凭借自身强大的功能脱颖而出,成为现代消防智慧战训的有力技术支撑。聚焦虚拟现实技术,挖掘该技术在现代消防战训中的多元优势,解析其应用的具体场景并进一步展望未来发展,助力现代化智慧消防体系建设。

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.

典型设定场景真火房间温度特征研究

实际房间火灾未必全会发生轰燃。本文用山东省2021年全省火灾调查岗位实战比武中按照实际场所再现搭建的软包KTV、城市公寓房间为素材设定火灾场景,对燃烧过程中的温度场、视频数据进行了采集和分析。研究发现:房间火给人员逃生留下的窗口时间仅有90 s左右;火灾后房间的受约束混凝土过梁呈上拱形态;非轰燃房间呈现路径蔓延燃烧状态,温度发展升降起伏,且产烟量大;温度场数据可以作为视频物证的补充来辅助起火部位、过火路径判定。

考虑火源位置的船舶机舱火-热-结构耦合研究

为准确分析真实火灾条件下的船舶机舱结构力学行为,克服传统标准温升法的缺陷,提出基于火灾动力学模拟器(FDS)和ANSYS的火-热-结构力学耦合分析方法;采用FDS仿真模拟真实火灾场景,获得近机舱内壁面处时变温度场信息,以此温度场信息为边界条件,传输到结构力学行为仿真软件ANSYS中,对机舱结构加载温度荷载并进行瞬态热分析,再对舱室结构开展热-力耦合计算,通过改变火源位置,研究船舱结构体在不同火源位置下的力学响应特性。结果表明:不同火源位置场景下机舱结构应力分布不均匀,当火源高度为2 m时,产生的最大温度应力为76 MPa;舱室结构防火安全设计应重点关注真实火灾情形下的非均匀受热。

国际期刊导读

火灾下蠕变对轴向约束钢柱屈曲的影响 目前,大多采用考虑蠕变的Harmathy蠕变模型进行耐火性分析。Harmathy蠕变模型仅能预测恒定应力下一定精度的蠕变,不适用于应力变化的情况。轴向约束钢柱遇到火灾时,火灾过程中应力将随着时间和温度的变化而迅速变化。该文研究了火灾下蠕变对轴向受压钢柱屈曲性能的影响。使用ANSYS软件中能够预测任何时间、应力或温度下钢材蠕变应力的蠕变模型来预测蠕变应力。分别对考虑和不考虑蠕变的情况进行数值模拟,并对两种情况下的屈曲温度和轴向变形结果进行对比分析。快火和慢火工况都考虑在内。研究结果显示,慢火工况下考虑蠕变的轴向约束钢柱屈曲温度高于不考虑蠕变的屈曲温度,快火工况下考虑蠕变的轴向约束钢柱屈曲温度可能高于也可能低于不考虑蠕变的屈曲温度。

基于逆向设计的飞机货舱烟雾等效方法

在飞机货舱烟雾探测的适航符合性验证中,为尽可能降低验证试验风险,通常需要采用烟雾发生器产生的模拟烟雾来代替真实火灾烟雾进行飞行试验,但研究表明两种烟雾在造成烟雾探测器响应时间方面存在较大差异,必须通过改变烟雾发生器边界条件来实现与真实火灾烟雾的等效,然而,通过传统"试错法"寻找能够实现两种烟雾等效的边界条件将耗费大量时间资源。采用逆向设计的方法,首先在火灾动力学模拟(FDS)软件中分别建立烟雾发生器模拟烟雾与真实火灾烟雾数值模型,并在Isight优化软件中将FDS进行集成,通过构建使两种烟雾等效的目标函数,采用多岛遗传算法(MIGA)对烟雾发生器边界条件进行一次性逆向求解,从而避免了传统"试错法"造成的资源浪费。对逆向计算的结果进行了试验验证,逆向求解得到的边界条件能实现烟雾发生器模拟烟雾与真实火灾烟雾的等效,该结果可直接指导飞机货舱烟雾探测的适航符合性验证工作。