木结构火灾性能研究进展

在已有木结构火灾性能研究资料基础上,分析和总结了木结构火灾特征、木材炭化机理和微观结构变化、木材炭化速度模型、受火木构件剩余承载力、持荷木构件耐火极限等研究现状,并提出了需要进一步研究的重点。     

基于炭化速度的梁柱木构件防火设计方法研究

由于缺乏对木结构火灾性能的系统研究,现行国家标准《木结构设计规范》(GB 50005-2003)(2005版)和《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)仅对木结构构件的耐火极限进行了相关规定,没有涉及木材的燃烧机理、炭化速度以及木构件耐火极限的计算方法,限制了木结构向多层和大跨方向的发展。本文较系统地研究了我国工程常用树种的燃烧性能和炭化速度,得到了木材炭化速度计算式,提出了与试验结果吻合的木构件基于炭化速度的防火设计方法,为相关标准的制修订提供依据,为木结构在我国的推广应用提供支撑。     

木结构建筑耐火性能研究综述

西南地区村镇住宅大多采用木结构建筑且分布密集,一旦发生火灾,极易引发“火烧连营”的严重后果。因此,西南地区现存的木结构建筑消防安全问题日益严峻。本文从材料层面、构件层面以及结构层面对木结构建筑火灾蔓延的国内外研究现状进行综述,主要包括木材炭化机理、木材炭化速率、木材热解动力学、木构件耐火性能和木结构建筑室内外火灾蔓延规律。同时,结合我国木结构建筑火灾研究现状,对木结构建筑耐火性能、防火措施研究中有待于深入探索的问题进行总结。     

重型木结构抗火设计方法介绍

树木在生长过程中吸收二氧化碳,排出氧气;同时木材又是可再生和循环再利用的建筑材料,因此越来越多的木结构被应用于现代居住和公共建筑物中。为了更好地了解重型木结构抗火性能及其抗火设计方法,在已有研究成果和文献的基础上,详细地介绍了火灾下木材的温度、力学和炭化特性,并介绍了国外关于木材炭化率的计算公式;根据炭化率计算公式及其火灾下木材力学性能介绍了火灾下受拉和受弯重型木构件承载力的计算。最后介绍的重型木结构抗火设计方法,可供实际重型木结构工程抗火设计参考。     

报告厅火灾时人员安全疏散的研究

结合报告厅的实例,设置了三处不同的着火点,分别计算所需安全疏散时间(RequiredSafetyEgressTime,RSET)并借助火灾模拟分析软件FDS模拟有效安全疏散时间(AvailableSafetyEgressTime,ASET),研究了人员疏散的安全性及不同火灾场景对安全疏散的影响。结果表明该报告厅能满足人员逃生的需要,火灾场景A对人员的疏散影响最大,可作为火灾的最不利点。     

莺脰湖内湖小茶室钢-木组合结构设计

莺脰湖内湖小茶室主体为单层建筑,屋脊高度6.6m,檐口高度5.05m,采用钢-木组合结构体系,内围由10根悬臂钢柱构成结构抗侧力系统,外围40根胶合木柱为重力柱,屋面水平构件均采用胶合木梁。钢-木组合结构设计不同于钢结构或木结构,参考欧洲标准BS EN 1998-1∶2004的结构性能系数确定了本结构的地震作用计算参数,同时对钢构件与木构件的连接节点转动刚度进行了计算分析,采用MIDAS Gen软件对结构的整体指标进行了计算,结合《胶合木结构技术规范》(GB/T 50708—2012)和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017),对胶合木构件按非火灾与火灾两种承载力极限状态及对抗侧力钢柱按非火灾承载力极限状态分别进行了设计,分析结果表明结构安全可靠。本文的计算设计方法可供类似钢-木组合结构参考。     

古建筑木结构骨架火灾下的温度场分析

针对我国古建筑存在的火灾危险性,利用ABAQUS建立某古建筑一榀木结构骨架的有限元模型,分析不同受火时间下木构架的温度场,给出各木构件的炭化速度及其变化规律以及榫卯节点的炭化规律、柱半高截面上部分点的温度变化规律。在一定的受火时间内,木构件的炭化速度呈现减小、增大、再减小趋势;竖直方向的炭化速度大于水平方向的炭化速度。在一段受火时间内,燕尾榫颈及其榫槽窄部出现有一定程度的炭化,且燕尾榫头与榫槽在靠近宽端的接触面均未出现明显炭化,瓜柱直榫头与榫槽也未出现明显炭化。     

公路隧道横通道人员通过率试验研究

火灾疏散救援通道设置是隧道安全疏散设计的核心。通过对高速公路隧道横通道人员通过率的试验测试研究,设置不同疏散宽度、疏散人数及反向率,研究对人员疏散效率的影响。提出不同横通道宽度、人员密度与横通道通过能力之间的关系式。人员疏散试验数据及研究结果可为隧道火灾时的逃生疏散时间计算与救援能力分析提供技术支持和参考。     

正交胶合木墙板火灾炭化试验研究

采用耐火试验炉,开展了正交胶合木墙板试件在标准火灾条件下的炭化试验,研究正交胶合木墙板内部不同深度处的温度变化曲线、炭化深度和炭化速率等变化规律,分析不同胶粘剂对层板脱落和炭化速率的影响,对比层板脱落或不脱落情况下炭化深度的计算方法。结果表明,对于采用普通PUR 胶的试件,第一层层板50～60 min 时发生脱落,脱落后试件的炭化速率明显变大;采用耐热型PUR 胶的试件,未出现明显的层板脱落现象,炭化速率恒定,与欧洲标准中的普通木结构的名义炭化速率0.65 mm/min 相当。     

地下超市火灾时期人员可用安全疏散时间模拟

从地下超市的火灾危险着手,系统分析了影响地下超市可用安全疏散时间的判定依据,按照火灾发展和人员疏散的时间线,对火灾中影响人员安全疏散的各个特征时间进行了讨论,得出火灾中人员可用安全疏散时间和所需安全疏散时间的计算方法,结合工程实例运用烟火运动场模型FDS对地下超市火灾中人员可用安金疏散时间进行模拟,给出模拟结果,实现对其疏散设计的安全性和可靠性的评估。通过对模拟数据进行比较分析,寻找有利于提高地下超市可用安全疏散时间的具体消防措施。     

石灰膏抹面木梁受火后受力性能静力试验研究

木梁受火后由于炭化作用将使其有效截面减少、承载能力降低.通过2组11根木梁三面受火后力学性能的对比试验研究,分析了石灰膏抹面对木梁火灾性能影响.研究结果表明:对比木梁、三面受火无石灰膏抹面木梁和三面受火有石灰膏抹面木梁的破坏形态基本相似;三面受火30min的石灰膏抹面木梁由于含水率降低且木材未遭受炭化损伤,其承载力反而...     

不同火源位置对地下管廊施工人员疏散影响研究

针对地下综合管廊施工发生火灾事故造成施工人员伤亡的问题,以西安市某地下综合管廊为例,开展了相关的火灾风险和人员疏散的数值模拟研究。设定不同火源位置模拟火灾发生过程,研究综合管廊温度、烟气浓度及能见度等火灾参数的变化情况。将危险参数最先达到临界值的时间作为施工人员可用疏散时间TASET;模拟相同场景下的人员的疏散情况,得到人员必要疏散时间TRSET。通过两个时间的对比,判定不同火源位置下的人员能否进行安全疏散。在此基础上,提出了两种提高疏散逃生率的优化方案。     

高校教学楼火灾与人员疏散模拟研究

为提高在用高校教学楼的疏散效率,降低火灾风险,本文应用Pyrosim和FDS进行建模和火灾数值模拟,对温度、有毒有害气体、能见度进行分析确定ASET;同时通过Pathfinder进行疏散模拟,确定所需疏散时间并分析疏散过程中的拥堵问题,在安全出口的开放状态、数量、宽度、疏散路线等4个方面进行改进,进行二次模拟后利用Or...     

基于无损检测的梁柱式木框架受火后剩余承载力研究

为利用无损检测评估木框架受火后剩余承载力,进行了两榀梁柱式木框架受火试验、阻抗仪无损检测试验以及火灾后剩余承载力试验研究,了解不同受火时间下木框架炭化速度、破坏形态和剩余承载力的变化规律,并采用ABAQUS软件对受火后木框架进行数值模拟分析,验证其极限承载力及破坏规律。研究结果表明：受火后木框架构件梁柱炭化速度相差不大,其炭化速度随受火时间的增大而减小;受火后木材材性参数与阻抗值存在一定的线性回归关系;考虑小试件强度转化为构件强度的影响因素后,受火后木框架构件材性参数亦可通过阻抗值获得;受火后木框架极限承载力明显降低,最终为梁跨中底部拉裂破坏;结合无损检测手段获得的受火后木框架构件材性参数,进行有限元模拟的结果与试验吻合,因此采用无损检测对受火后木框架剩余承载力评估是可行的。     

安全通道在商业建筑疏散设计中的应用研究

安全通道可以解决商业建筑中常见的疏散距离过长和疏散楼梯间首层不直通室外的人员疏散设计问题.根据防火分隔形式,安全通道可分为防火墙安全通道、防火卷帘安全通道和组合式安全通道.归纳了三种安全通道的特点并针对某超市工程实例,使用层次分析法对三种安全通道的适用性进行分析.结果表明,组合式安全通道在该工程中最为适用.     

城市综合管廊火灾特性和人员疏散安全性研究

为了研究城市综合管廊火灾特性和人员疏散安全性,采用数值模拟的方法,分析了管廊电缆火灾规模、烟气流动特性,研究人员疏散的安全性。结果表明,火源位于电力舱中部时,火灾规模最大,约为 2.5 MW;人员可用安全疏散时间为 240 s,可以安全逃生。     

火灾时期走廊内安全疏散研究

为了更准确计算火灾时期建筑物内人员疏散所需时问的问题,以疏散波理论为基础,分析了走廊中走廊与各房间汇合点的疏散状态,得出了汇合点不发生堵塞现象和发生堵塞现象的条件,并认为在进行疏散时间计算时,应对走廊中每个汇合点进行计算,考虑疏散时的堵塞现象,而不应用固定的疏散速度进行疏散时间计算。     

高层建筑楼梯与电梯联合疏散模拟研究

运用Pathfinder研究某高层建筑火灾人员安全疏散.首先模拟单楼梯、单电梯的单途径疏散,其次进行顶层优先疏散及避难层模式的楼梯-电梯联合疏散研究,并针对两种联合疏散策略采用不同人员分流的方法进一步优化.结果表明:在顶层优先疏散策略下,电梯最佳分离层会随每层人员数量的减少而下降;顶层优先疏散情况下人员分流优化后可以减...     

基于风险分析的长大隧道火灾安全疏散

火灾是近年来发生在长大隧道内令人倍受关注的灾害问题,对火灾发生情形下的人员疏散及救援等问题进行研究,显得非常必要.目前长大隧道内的逃生方式大致有以下几种情形,联络通道式、横通道式、车道板式和竖井逃生洞口等.本研究进行基于风险理论指导下的火灾疏散技术研究,将火灾发生情形下的风险制定为四级,分别为:可忽略的,稍加关注的,严重的与灾难性的.并进行基于2级火灾风险等级反向设计隧道逃生结构,运用CFD技术对发生于隧道内的火灾风险事故进行模拟,对长大隧道联络通道式结构间距进行优化设计,得到结论:在通风速度为3.0m/s情形下,联络通道间距设计为100m以下时,能满足火灾时的安全疏散,并指出这样的疏散方式所构成的风险等级,虽然是可被社会接受的,但仍然在建设期需予以考虑.     

商业建筑的防火设计研究

商业建筑通常位于闹市区,不仅人流量大,而且人群集中,需要保证建筑物有足够的耐火能力。商业建筑通过防火墙、防火间隔墙、防火门窗、防火卷帘、防烟分区、防火间距、安全疏散通道出口等的合理设计,可以有效降低火灾事故的发生。本文将在对商业建筑防火设计要求分析的基础上,从多个角度探讨防火设计的具体方法。