基于地基干涉雷达的火灾下门式钢刚架三维变形监测研究

建筑火灾倒塌严重威胁人员的生命安全,地基干涉雷达可用于火灾下门式钢刚架微变形监测预警,但雷达仅能获取目标视线方向的形变,难以满足预警模型多维度数据需求,需对建筑结构目标三维变形监测进行研究。本文在论述微波信号模型的基础上,提出一种基于分布式目标成像信息的雷达等效相位中心估算方法,实现目标三维变换矩阵迭代优化,进而开展缩尺双跨门式钢刚架火灾试验,获取局部坐标系下结构目标三维变形分量,并与传统拉线式位移计监测结果进行对比。试验结果表明:多台地基干涉雷达组合监测可在真实火场下有效获取结构目标的三维变形分量,监测结果符合既有门式钢刚架结构的受火变形规律,可为火灾下建筑倒塌预警提供有效数据支持。

火灾下门式钢刚架倒塌预测关键易测参量与预警方法

近年来火灾下钢结构倒塌事故频繁发生,严重威胁消防救援官兵和人民群众的生命财产安全,引起国家应急管理部消防救援局的高度关注,亟需开展建筑火灾倒塌预警方法研究。文章基于足尺结构受火试验数据和参数化数值分析结果,提出火灾下门式钢刚架的四种典型倒塌模式,重点研究不同倒塌模式下结构关键易测参量的变化规律,确定了可用于预测火灾下门式钢刚架结构倒塌可能性的预警判定指标,包括火灾下门式钢刚架结构柱顶檐口和跨中屋脊处水平及竖向变形(位移)、变形速率及结构受火构件最高温度等指标,进而提出适用于门式钢刚架多种倒塌模式的预警方法,为结构倒塌预警系统的建立提供一条有效途径。研究表明,提出的预警方法可快速有序地进行火灾下门式钢刚架倒塌的预测预警,其准确性及适用性也得到已有试验的验证。

火灾下门式钢刚架倒塌模式及影响因素

采用火灾下门式钢刚架结构足尺倒塌试验验证有限元模型(FEM),然后对门式钢刚架结构进行二维及三维模拟,并研究构件升温工况、柱脚刚性、跨高比、防火保护、截面温度梯度、荷载比、风荷载及次要构件等因素对火灾下门式钢刚架结构倒塌模式的影响,归纳出四种典型倒塌模式。结果表明:有限元模型能准确预测火灾下门式钢刚架结构的倒塌行为;构件升温工况、柱脚刚性、荷载比及次要构件对倒塌模式影响较大,而风荷载、防火保护、截面温度梯度及跨高比对倒塌模式影响较小。最后,归纳了不均匀火灾下门式钢刚架结构的倒塌规律。

门式钢刚架中楔形单元的力学计算模型

推导的门式钢刚架的楔形单元是一个静动力空间力学计算模型 .采用这一模型在设计计算门式钢刚架时对变截面楔形梁柱仅需采用一个两节点的单元和质量矩阵就可精确描述其工作特性 .分析比较表明 ,所推导的计算模型具有很高的计算效率和精度 .

门式钢刚架结构实用抗火临界温度计算方法

本文应用Ansys程序,针对门式钢刚架结构,变化各种参数,进行了多个不同算例的结构整体抗火临界温度的计算。在对算例结果进行参数分析的基础上,忽略次要参数,考虑主要参数,得出了适用于跨度小于52m,高度小于10m,截面高度小于900mm的任意门式钢刚架结构整体抗火临界温度的简化计算表格,可方便地用于该类结构的抗火设计。

门式钢刚架结构受火力学反应分析

采用ANSYS有限元分析软件对门式钢刚架结构受火力学反应全过程进行数值模拟,得到门式钢刚架破坏时的临界温度和最不利截面位置,并从结构力学基本理论出发,验证ANSYS数值模拟结果的正确性。研究结果表明,大空间建筑火灾中,影响门式钢刚架结构抗火承载力的控制截面主要是梁柱节点处的梁端截面和梁跨中截面,而且烟气温度场非均匀性将影响结构控制截面的位置,从而影响结构临界温度的变化规律;随着荷载比的减小,临界温度呈升高的趋势;门式钢刚架结构受火破坏模式表明单榀门式钢刚架结构在考虑檩条提供的平面外约束条件下,由于结构冗余度较少,当构件截面发生破坏后,整体结构随即丧失承载力。研究结果可供门式钢刚架结构的抗火设计参考。

局部火灾下门式钢刚架斜梁温度分布试验研究

门式钢刚架斜梁在局部火灾下的温度分布,是对其实施有效防火保护的主要依据。通过对工字型斜梁在试验室条件下局部火灾的模拟试验,得到沿梁截面高度的温度分布规律,提出了工程上经济可行的防火保护措施,并进行了试验和理论验证。

门式钢刚架结构实用抗火设计方法

利用针对变截面钢刚架结构抗火设计的有限元专用分析程序 ,通过研究各种参数变化对门式钢刚架结构的抗火临界温度的影响 ,推导出门式钢刚架结构实用抗火设计方法。通过算例介绍了方法的使用 。

门式钢刚架结构不需防火保护层的条件

应用A nsys程序,针对门式钢刚架结构变化各种参数,进行了多个不同算例的结构整体抗火临界温度的计算。在得出门式钢刚架结构整体抗火临界温度简化计算的基础上,与大空间建筑火灾中钢构件的升温计算方法相结合,得出了门式钢刚架结构不需防火保护层的条件。

火灾下门式钢刚架倒塌试验与雷达位移测试系统有效性研究

近年来火灾下钢结构倒塌造成消防官兵伤亡的事故频繁发生,亟需开展建筑火灾倒塌预警研究。现有研究已表明:可以通过测量门式钢刚架柱顶和屋脊处的微变形来预测火灾下结构的倒塌,但由于高温和热烟气的存在,火灾下位移的实时测量问题尚需研究。该文通过试验方法研究雷达在实际火场位移测量中的可行性,首先设计一个缩尺单跨门式钢刚架的火灾试验,得到结构的升温特点和位移变化规律;采用雷达位移测试系统对门式钢刚架火灾试验的关键点位移进行了测量,并与传统拉线位移测试系统的测量结果进行对比,验证雷达位移测试系统用于火灾条件下的结构位移实时测量的有效性与准确性;采用有限元软件ABAQUS模拟火灾下刚架的倒塌过程,数值模拟发现:考虑了次要构件约束作用的三维结构分析模型,可以较准确地模拟火灾下门式钢刚架的倒塌过程。

钢刚架柱计算长度系数取值的几个问题

钢材具有高强、质轻、力学性能良好的优点 ,广泛应用于建筑结构中。其截面轮廓尺寸小 ,构件长细比大 ,稳定性能是决定其承载力的一个特别重要的因素 ,而稳定性能与构件的计算长度密切相关。论文介绍了几种特殊情况下 ,钢刚架柱的计算长度系数的取值及应用 。

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。

M型轻钢刚架用于公路收费站的设计

介绍M型轻钢刚架结构用于公路收费站的设计问题 ,对其选型、计算及构造等进行探讨。实践表明 ,其使用性能良好 ,解决了环境污染问题。

轻型门式钢刚架变截面柱的楔率选择

对轻型门式钢刚架变截面柱从稳定承载力和抗侧刚度进行了理论推导和数值计算。以用钢量相同作为比较基准 ,对不同参数的构件在楔率变化的情况下进行分析 ,对构件楔率的最佳取值范围进行了讨论。

分析高层钢刚架弹塑性稳定的改进PΔ法

本文对PΔ法加以改进,保留了只用弹性刚度矩阵,引入虚拟水平力以及迭代计算等特点,抛弃了计算虚拟水平力的经验放大系数,改进了虚拟水平力算式,并引进了虚拟的竖向力和弯矩,提出了改进的PΔ法。经与试验结果和采用二阶协调分析法计算结果比较,本法具有良好的精度。采用本法计算不必繁冗地确定塑铰分布情况,计算过程单调重复,内存少,计算速度快,一般在微机上就可计算,易于使用。

钢刚架梁柱连接中柱翼缘板的胶合加强研究

门式刚架钢结构的梁柱节点常常采用螺栓端板连接,由于柱翼缘厚度较端板厚度薄,为避免柱翼缘发生冲切破坏,工程设计中常采用在节点域加厚柱翼缘,厚翼缘和薄翼缘采用对接焊缝连接,这种连接方式存在施工不便和应力集中等缺陷,在此提出一种柱翼缘粘结钢板的加强连接方式,并对这种连接方式进行了详细的有限元分析。

轻型门式钢刚架的抗风设计和加强措施

本文根据近两年福建沿海地区轻型门式钢刚架的破坏特点 ,对轻型门式钢刚架的抗风设计和加强措施提出了几点建议 。

轻钢刚架的优化设计

轻钢结构近几年由于其具有许多优点而广受关注，发展也很快。文章讲述了轻钢设计优化思路，结合工程实际阐述了轻钢刚架优化过程，提出了优化中要注意的问题。

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架受力性能试验研究

大悬挑变截面梁折线形斜柱钢刚架,结构型式不规则、受力复杂。为考察其受力性能,评价其安全性,对该结构进行了设计验证和极限承载力的缩尺模型试验研究和有限元分析。试验研究表明:变截面梁折线形斜柱钢刚架在设计荷载作用下均处于弹性状态,在极限承载力试验中,变截面梁与折线形斜柱连接部位最先屈服,2.56倍设计荷载时结构达到极限状态。结合试验结果与有限元计算结果,分析了结构的受力变形特征和内力分布规律,分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,试验结果验证了理论分析与原型结构设计的正确性;研究表明,折线形斜柱大悬挑钢刚架结构在保证顶部水平约束的情况下,具有较高的承载能力和足够的安全性。

高大超长单层钢结构刚架温度分析及优化设计

通过对某高大超长单层钢结构厂房建筑的主刚架进行温度作用计算及对比分析,解决了高大超长刚架结构设计的温度影响问题,分析了温度作用、风荷载对高大超长单层钢结构刚架设计的主要影响,并根据主要影响因素探讨了不同的结构方案,提出了高大超长单层钢结构刚架的优化设计思路。