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。

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。

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。

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 。

火灾下门式钢刚架倒塌预警可靠度研究

为了解决实际火灾救援中火灾场景、荷载水平等不确定因素对倒塌预警准确性的影响,基于可靠度理论提出了预测受火建筑倒塌剩余时间的方法。采用经试验验证的三维有限元模型对火灾下门式钢刚架结构倒塌进行仿真模拟,基于火灾下门式钢刚架结构四种倒塌模式和三级倒塌预警指标,研究升温工况、柱脚刚性、荷载比等因素对倒塌剩余时间预测的不定性影响,通过蒙特卡罗抽样,研究考虑各种影响的火灾下门式钢刚架倒塌预警指标概率统计参数。结果表明:倒塌剩余时间比仅与可靠度和倒塌模式有关,不受火灾现场的各种不确定性因素影响,可以在火灾发生前通过理论分析提前计算得到;火灾中采用可靠度60%~80%对应的倒塌剩余时间比可以快速合理地预测受火刚架的剩余倒塌时间。

基于整体承载极限状态的钢结构可靠度设计方法及其在门式钢刚架设计中的应用

本文提出了基于整体承载极限状态的钢结构可靠度设计思路。这种思路建立在钢结构整体非线性分析和验算的基础上,并确保结构整体而非构件的可靠度水平,使结构整体的实际可靠度水平尽可能地接近于设计的目标值。本文针对门式钢刚架结构建立了一套实现这种设计的方法,包括结构整体非线性分析、结构体系可靠度计算以及实用的设计表达式。通过三个门式钢刚架结构设计实例比较了传统的构件设计方法,不考虑体系可靠度的整体承载极限状态设计方法和本文考虑体系可靠度的整体承载极限状态设计方法的设计结果,说明本文所提出设计思想的先进性。

门式刚架轻钢结构平面内整体稳定分析中的几个问题

针对现行规程对于轻型门式刚架钢结构稳定设计中存在的不足,用有限元法进行了平面内整体稳定研究.提出了无侧移刚架的整体稳定的计算长度系数,讨论了在非对称作用下轻型门式刚架结构平面内整体稳定性,研究了主弯矩对于轻型门式刚架的影响,给出了轻型门式刚架平面内整体稳定的计算公式.研究结果可作为轻型门式刚架钢结构稳定设计的参考.

门式刚架轻钢结构支撑体系的建模及受力分析

门式刚架轻钢结构的支撑体系对结构的整体稳定性起着重要的作用。实际结构中支撑体系为空间受力体系,而一般在支撑体系设计计算中通常采用简化模式,这与结构实际受力存在较大差异。根据门式刚架轻钢结构支撑体系的实际受力特点,结合具体实例讨论了采用通用有限元软件ANSYS进行支撑体系计算的空间建模过程,通过与平面模型及简化模式得到的支撑构件内力的对比分析,找出了现行设计计算中存在的问题,并给出了相应的合理化建议。

浅谈寒冷地区季节性冻土地基门式刚架轻型房屋钢结构基础稳定性验算

寒冷地区季节性冻土地基对工程结构所产生的破坏是设计人员所不能忽视的,特别是门式刚架轻型房屋钢结构这类上部结构较轻的建筑。笔者以一车间为例,介绍季节性冻土地基中基础的稳定性验算。

单层门式刚架轻钢结构工业厂房施工技术分析

在建筑工程的墙面或者屋面结构中使用门式刚架轻钢可以有效减轻结构重量,节约建筑工程中所消耗的钢材以及建设成本。在工业厂房的建设施工中该类型结构的应用范围也在不断扩大。本文将以南宁市某工业厂房的改造施工为例,分析门式刚架轻钢单层结构的施工技术。