高层塔式钢结构性能化防火安全分析

由于采用大空间的建筑布局以及可燃物的特殊性,现有规范方法难以满足河南省新广播电视塔防火设计安全性与经济性要求。基于性能化设计思想对该工程全景画馆钢结构体系的抗火安全性进行了评估。确定结构抗火性能目标,对结构整体在可能最不利火灾场景下的力学性能进行分析,根据结构的受火性能是否满足抗火性能目标来评估结构的抗火安全性及需要采取的防火保护措施。在此基础上对整个塔体结构的安全性进行了分析,其成果可为国内外高层钢结构的整体抗火分析提供借鉴和参考。     

上海南站钢屋盖结构性能化抗火安全评估

上海铁路南站是上海市重要的对外交通枢纽和市内换乘枢纽。由于站台和大厅采用超大空间的建筑布局,超出了国内现有建筑防火设计规范的规定。特别对于南站钢屋盖这样重要的钢结构,国内现有规范方法难以满足抗火安全性与经济性要求。本文基于性能化对南站钢结构屋盖的抗火安全性进行了评估。在评估分析中首先确定结构抗火性能目标,然后对钢屋盖结构在可能最不利火灾下的性能进行分析,最后根据结构的受火性能是否满足抗火性能目标来评估结构的抗火安全性及需要采取的防火保护措施。本文结果被业主和消防主管部门采纳,可供类似工程的结构抗火设计参考。     

某礼堂钢结构屋盖抗火性能评估

某礼堂建筑群总建筑面积16400m2,建筑功能复杂,包含1100人观众厅、军史馆和图书阅览中心.本文基于结构抗火设计性能化对1100座观众厅屋盖钢结构的抗火安全性进行了评估.首先确定结构抗火性能目标,然后采用承载力法对整体结构在最不利火灾场景下的力学性能进行分析,最后根据结构的抗火性能是否满足抗火性能目标来评估结构的抗火安全性及需要采取的防火保护措施.本文结果被业主作为消防主动措施失效后实行被动消防措施的理论依据,可供类似工程的结构抗火设计参考.     

北京奥林匹克公园会议中心钢管摇摆柱性能化抗火分析与设计

北京奥林匹克公园会议中心为2008年的北京奥运会工程项目之一。北京奥林匹克公园会议中心建筑空间高大、火灾荷载密度较小,其火灾升温远不同于普通小室火灾。为了更好地反映真实火灾对结构的破坏程度,在确定建筑物室内的有关参数以及火荷载的情况下,采用基于场模型的火灾模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)进行火灾流体动力学分析,并用得到的火灾升温曲线进行北京奥林匹克公园会议中心的钢管摇摆柱的性能化抗火分析与设计。首先确定钢管摇摆柱的抗火性能目标,然后对钢管摇摆柱在可能最不利火灾场景下的力学性能进行分析,最后根据钢管摇摆柱的受火性能是否满足抗火性能目标来评估钢管摇摆柱的抗火安全性及需要采取的防火保护措施。该结果已被业主和消防主管部门采纳,可供类似工程的钢结构抗火设计参考。     

钢筋砼结构抗火性能研究现状与展望

火灾产生的高温可使建筑结构严重破坏甚至倒塌,为了保证建筑结构具有足够的抗火能力,必须进行建筑结构的抗火分析和设计。总结了目前国内外钢筋砼结构抗火性能研究的现状,包括国内外抗火试验研究现状、温度场计算、构件承载力计算以及建筑结构抗火性能应用软件研究等,并对今后的研究方向进行了展望。     

超高层整体结构的抗火性能分析

基于性能化对超高层整体结构的抗火安全性进行评估,介绍钢结构的抗火设计方法。利用大型通用有限元软件ABAQUS对最不利火灾场景下整体结构进行抗火性能分析,按照规范要求对相应钢构件进行抗火承载力验算,根据分析结果提出结论和建议。     

钢桁架屋盖结构抗火设计实用方法

钢桁架结构作为大空间建筑屋盖结构常用的形式之一,其火灾下的承载能力对于保证大空间建筑屋盖结构在规定耐火极限内的安全性至关重要。采用有限元数值分析方法和结构力学理论分析,对桁架屋盖在多参数影响下的抗火性能进行了研究,发现平面外支座约束条件、火源位置及结构荷载比是影响钢桁架结构抗火承载力的关键因素;桁架屋盖体系中的支撑构件在火灾下失效会使桁架平面外支座约束方式产生变化,从而影响上弦杆件平面外抗火承载力;基于整体结构受火性能,提出了钢桁架屋盖抗火设计实用方法,该方法有助于明确临界温度法或承载力法中相关参量的取值,为基于计算评价桁架屋盖结构在大空间建筑火灾下的抗火性能提供科学的依据。     

国内外建筑结构耐火抗火技术研究动态

总结了国内外建筑结构的抗火性能的研究进展。从梁板柱单个构件在火灾作用下的受力和变形、整体结构抗火性能实验、火灾后钢筋混凝土结构损伤评估和加固方法等方面讨论了国外的研究动态;并从高温下与高温后混凝土力学性能、高温下结构钢的材料特性、钢结构连接节点抗火性能、钢结构的抗火性能理论等方面讨论了国内的研究不足;提出应深入研究材料高温性能、材料高温（火灾）性能数据库、整体结构受火性能、结构火灾反应的可靠度、结构火灾风险性能化评估方法、结构抗火试验新技术等。     

新建昆明国际机场航站楼屋顶网架结构的抗火研究与设计

基于性能化方法对新建昆明国际机场航站楼屋顶网架结构进行了结构抗火设计.对大型网架结构整体抗火设计问题进行了探讨.推荐了一种钢结构抗火性能化设计的设计流程.介绍了抗火性能化设计中高大空间火灾下钢构件升温的实用计算公式.讨论大型网架结构抗火整体分析中的温度加载模型.推荐了适用于钢结构抗火整体分析中的荷载组合方法.     

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。     

结构抗火分析中几个问题的评述

结构抗火分析是涉及到建筑结构和消防安全等方面的重点难点问题,火灾高温对结构有显著影响,火灾极易造成结构损伤、破坏甚至倒塌。随着我国基本建设的发展,结构抗火问题凸显其重要性。由于建筑物的规模和尺度都在不断加大,大幅度增加了火灾扑救的难度,这使得在加强结构抗火方面面临很多问题亟需解决。本文简要论述了近年来结构抗火研究的现状,指出了目前抗火研究尚需解决的关键技术难题,特别是基于实际火灾发展模型的结构抗火分析以及消防实践中高性能混凝土淬火效应导致的爆裂两个突出的问题。     

气承膜式会议中心防火分隔措施研究与数值模拟分析

针对某气承膜式会议中心结构特点难以在建筑内采用实体防火墙、防火卷帘等方式进行防火分隔的问题,通过膜材燃烧实验,对燃烧破洞临界温度进行了测定。以临界破洞温度与单位面积膜材表面引燃所需要的辐射热流量作为膜结构火灾安全判定准则,提出防火分隔措施方案。根据火灾动力学原理,分析了火源附近气膜表面烟气温度和热辐射流量。结果表明该防火分隔措施基本可以达到防止火灾蔓延、保护气膜结构安全的消防安全目标。     

近年来混凝土结构抗火研究进展

简要总结了近年来混凝土结构（包括新建混凝土结构、加固混凝土结构、循环再利用混凝土结构）抗火研究的主要进展,分析了其中尚存在的一些问题,在此基础上建议给出了该领域今后的发展趋势。并针对编制中的《混凝土结构耐火设计技术规程》进行了简要说明。分析表明：由于高温下混凝土结构达到变形极限状态和承载力极限状态的升温时间一般较为接近,为与常温下混凝土结构设计统一并考虑常规设计习惯,可以高温下混凝土结构的承载力极限状态为基础进行耐火设计;结构随机抗火特性、构件高温协同作用、结构整体火灾行为、减振控制装置抗火性能等是今后一段时间混凝土结构抗火领域值得关注的研究课题。参92     

基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟

建筑火场模拟方面的软件和结构火灾反应模拟方面的软件均可在各自领域实现很好的模拟,但是在建筑火场和结构火灾反应同步模拟上开发尚不到位。基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟在本文开发的虚拟现实系统中得到实现。该系统是基于火场模拟软件FDS和有限元软件的后处理虚拟现实平台,一方面这两种软件的结果保证了模拟的科学性,另一方面这两种软件的结果又可以同步的在虚拟现实平台上得以展示。同步模拟的相关控制技术将被介绍,一个同步模拟的例子也将被展示。该系统提供了建筑火场与结构火灾反应之间的直观联系,相关技术可用作考虑结构危险程度的建筑火场逃生、扑救等虚拟训练。     

安全疏散性能化设计在某电影城中的应用

以某商业中心电影城为例,以在火灾危险来临前保证人员的安全疏散为目标,根据建筑的构造特点、功能要求以及消防设施运行情况,运用计算机软件模拟和理论分析等手段分析人员疏散的安全性。依据建筑的施工图和国内外相关消防技术标准以及燃烧学的研究成果,针对电影城内可燃物燃烧的特征设定火灾场景,模拟电影城内火灾燃烧的过程和人员的安全疏散。结果表明,在设定的火灾场景下,人员能够顺利疏散到安全地带。     

某半地下公共建筑消防设计方案

以陕西宾馆会议中心负一层安全出口不符合规范要求、疏散距离超标的问题为例,提出半地下公共建筑消防设计的性能化解决方法,即设置亚安全区.借助FDS模拟建筑内假定的火灾过程,得出火灾到达危险状态的时间,同时借助人员疏散模拟软件Pathfinder对模拟建筑内人员疏散情况,得出人员疏散所需时间.模拟结果表明,亚安全区可以做为人员安全疏散暂时避难场所,在超出规范要求的条件下,经过消防措施的加强提高其安全性能,既能满足设计需要,又能保障消防安全.     

The International FORUM of Fire Research Directors: A position paper on performance-based design for fire code applications

The International FORUM of Fire Research Directors (FORUM) periodically takes a position on a technical issue of international significance confronting the fire safety research community. The position of the FORUM on performance-based regulations, codes and design for fire safety applications, and the rationale leading to it, is described in this paper. Aspects addressed include current capabilities and challenges associated with the application of performance-based design, and possible enhancements (obtained through a coordinated and sustained global effort of research) in next generation tools leading to more certain predictions of the effects on performance of changes in building materials, active and passive fire protection systems, compartmentation, and egress systems; the structural response of a building to large fires including those leading to full building burnout; the impact of fire on neighboring buildings and infrastructure; and the uncertainty in deterministic predictions for incorporation into reliable probabilistic calculations of hazard and risk.