火灾损伤

火灾损伤（通用3篇）

火灾损伤 篇1

0 引言

混凝土结构经历火灾高温后,其材料性能将大为退化,结构安全性也将降低[1,2]。混凝土火灾损伤程度取决于混凝土性能和火灾作用,两者之间进行着物质、能量非线性交换。火灾作用具有随机性,混凝土性能具有不确定性,它们的表征参数具有多样性、模糊性、信息不完备性[3,4]。可见,混凝土火灾损伤状态与各类影响因素之间是一种复杂的非线性函数关系。因此,研究快速准确的评定混凝土损伤程度的方法是非常必要的。

目前国内外综合评估混凝土火灾损伤方法有两类:(1)基于结构损伤检测技术的综合评估方法[5,6]。该类方法需要结合结构检测、工程试验、实践经验等手段进行结构损伤评估,评估流程繁琐、考虑影响因素较少,而且至今还未形成一套完整规范的评价体系。(2)基于多指标体系与不确定性理论的综合评估方法。混凝土火灾损伤影响因素众多,这些因素耦合作用导致混凝土火灾损伤的非线性和不确定性。全面考虑所有因素不太现实,选取主要的控制因素构建指标体系,用多属性综合评价方法进行评估。如投影寻踪法[2]、物元理论[3]、模糊综合评价法[4]、灰色系统理论[7]、属性识别方法[8]等引入火灾后混凝土损伤的评判中,一定程度上提高了混凝土火灾损伤评估的准确性,但是也存在人为主观性大、计算量较大、信息缺失等问题,其工程实用性不高。而突变理论研究非线性系统演化过程中,某些变量从连续逐渐变化导致系统状态的突然变化。可见,用突变理论描述混凝土火灾损伤演化这一现象是合理的,而且突变理论计算简单、主观影响较小。因此,本文从混凝土火灾损伤机理角度出发,分析影响混凝土火灾损伤的主要控制因素,结合突变理论,构建火灾后既有结构混凝土损伤评估的突变模型,为混凝土火灾损伤的诊断评估提供科学依据。

1 突变理论及势函数

突变理论是研究非线性系统演化过程,认识和预测复杂的系统行为[9],其特点是过程连续而结果不连续。突变理论在多属性综合评价、预测估计、机理分析、样本分类分级等方面进行了应用和扩展。突变模型是根据势函数把临界点进行分类,研究各种临界点附近非连续状态的特性,从而归纳出控制变量不高于四维的4个初等突变模型[10],见表1。

注:u,v,w,t,s为控制变量,且重要性依次递减。

对表1中4种突变模型的归纳总结,递推出控制变量为任意维的突变模型势函数的一般表达式及相应的归一化公式为[11]:

式中:n为正整数;x为状态变量;a=(a1,a2,a3,…,an)为n维控制变量。

2 混凝土火灾损伤评估突变模型

2.1 评价指标与分级标准

火灾作用下的混凝土损伤可以看成是多因素耦合的非线性动态系统,而火灾作用下混凝土性能主要集中在力学性能、耐久性特征、爆裂表现等多方面研究[12,13,14]。因此,混凝土火灾损伤综合评价指标体系的构建应从火灾后混凝土的力学性能、耐久性特征、外观表现三个方面综合考虑,选取各方面的主要控制因素。在参考已有研究基础上,选取抗压强度损伤系数(A1)、抗渗透性损伤系数(A2)、外观损伤系数(A3),其中,外观损伤系数(A3)又包括爆裂损伤系数(B1)以及裂纹损伤系数(B2)两个因素,作为火灾后混凝土的评价指标,其物理含义见表2。

混凝土火灾损伤程度可划分为4级[4]:轻微损伤(I)、中等损伤(II)、较严重损伤(III)、严重损伤(IV),具体分级标准见表3所示。

2.2 原始数据标准化处理

指标单位不同,数值差异较大,需进行标准化处理。运用极差变换方法将指标原始数据转换为[0,1]范围内的数值,具体计算公式如下。

极大型指标,其标准化处理采用:

极小型指标,其标准化处理采用:

适中型指标,其标准化处理采用:

式中:xij为第j个评价对象的第i个指标值;ximin为第i个指标的最小值;ximax为第i个指标的最大值;x*ij为第j个评价对象的第i个指标无量纲化值;[L1,L2]为适度指标的适度区间;Lmin,Lmax分别为适度指标区间的最小值、最大值。

2.3 控制变量归一化处理

根据评价指标体系的递阶分解结构,选取突变类型对应的归一化公式计算突变隶属函数值。若一个指标分别分支出2、3、4个次级指标,则可分别选择尖点突变模型、燕尾突变模型和蝴蝶突变模型。混凝土火灾损伤有3个指标:抗压强度损伤系数、耐久性损伤系数和外观损伤系数(三者重要性依次递减)。这3个指标均采用燕尾突变模型;外观损伤系数又分为2个次级指标:爆裂损伤系数和裂缝损伤系数(两者重要性依次递减),采用尖点突变模型。

突变隶属函数值计算原则[10]:(1)非互补准则。一个系统的诸控制变量(如a,b,c,d)之间,不可相互弥补其不足时,按“大中取小”原则取值,即:x=min[xa,xb,xc,xd,…];(2)互补准则。诸控制变量之间可相互弥补其不足时,按其均值取用,即。

2.4 混凝土损伤评估判据

根据表3中混凝土火灾损伤指标分级标准的原始数据,通过2.2节评价指标的规范化处理,用2.3节控制变量归一化公式,求解各层评价指标的突变隶属函数值和总突变隶属函数值,最后得到混凝土火灾损伤等级的突变隶属函数值判据,见表4。

3 混凝土火灾损伤工程实例分析

为了验证本文方法的有效性和可行性,以2个火灾后混凝土试验样本[3,4]为例进行评价和分析。混凝土试验样本的属性及其参数测试结果,见表5。

对表5中的混凝土火灾损伤评估指标:抗压强度损伤系数采用式(4),耐久性损伤系数、爆裂损伤系数和裂纹损伤系数采用式(5)分别规范化,结果见表6。

首先,对外观损伤系数的次级指标:爆裂损伤系数和裂缝损伤系数,采用尖点突变模型归一化公式,互补原则(两个指标具有一定的相关互补性),计算外观损伤系数的突变隶属函数值;然后,对抗压强度损伤系数、耐久性损伤系数和外观损伤系数,采用燕尾突变模型归一化公式,互补原则(3个指标具有一定的相关互补性),计算混凝土火灾损伤程度突变隶属函数值。具体计算结果见表7。

由表7可知,两个样本的突变模型评价结果与投影寻踪方法、模糊综合方法、可拓物元方法、属性识别方法、分形插值方法有较好的一致性,这就验证了将突变模型应用于混凝土火灾损伤综合评估中是可行的,有效的。突变模型不仅能够考虑指标间复杂的非线性关系,而且计算公式简单,无需人为确定指标权重,仅给出指标重要性排序就可以,实用性更强。模糊综合方法、可拓物元方法和属性识别方法都需要人为确定指标权重和隶属函数计算式,计算量和主观性影响都较大。投影寻踪方法和分形插值方法都将高维数据投影到低维空间中,计算量较大,且数据信息量会丢失,可能会造成判断失真现象。

4 结论

1)选取火灾后混凝土的力学性能、耐久性特征、外观属性三方面的主要控制因素,利用突变理论建立了混凝土火灾损伤评估的突变模型,对火灾后混凝土损伤程度进行分级评价。实例分析表明该方法评价结果符合实际,验证了本文方法的可行性和有效性。

2)本文评价方法不受指标体系中指标个数的限制,无需对指标人为确定权重,能够反映系统内部结构的复杂性和非线性特征,保证了评价工作的客观性和准确性,模型简单,计算方便,能够有效合理地评价混凝土火灾损伤。

3)由于混凝土损伤演化具有动态性、非线性、突变性和随机性等属性,损伤演化有待深入的研究,评估指标有待进一步完善,为火灾后混凝土无损定量评估和修复加固工程提供科学依据。

火灾损伤 篇2

南京长江大桥引桥建成于1968年,至今已运营40年,为净跨度29.6 m的双曲拱结构。2008年6月位于大桥南引桥南侧第1跨下方的小商品摊位发生火灾,导致引桥受损严重,该引桥桥孔拱肋表面混凝土剥落,部分钢筋裸露(见图1)。

2 火灾损伤调查

南京长江大桥南侧引桥桥洞内某店铺起火,火势迅速蔓延,时间持续1 h,地面火烧面积为200多m2。为了便于整体了解桥梁受损情况,根据火灾后桥梁的损毁状况以及混凝土破损性状与表面颜色特征等信息推断桥梁的损伤程度,并根据损伤程度将整个过火桥跨拱形结构分成4个区域,以便于下一步有针对性地进行加固处理。其中表1为混凝土表面颜色和外观与受火温度关系[1]。

2.1 混凝土的损伤及检测

桥梁火灾后的损伤检测主要是通过混凝土损伤的确定和桥梁安全性的判定。混凝土的损伤主要是通过温度场的判定来检测的;而安全性的评估是通过桥梁的静动载试验获得。根据灾后的受损程度分区域详述主要的病害特性:

(1)过火区域1,该区域位于东半幅1/4至3/4跨度范围内。主要病害特性:拱肋混凝土大面积严重破损剥落,保护层脱落,表面酥碎,表面混凝土呈浅黄色略显白色,铁锤敲击后开裂混凝土有脱落,钢筋外露,拱肋基本无完整横断面;拱波顶部混凝土原有裂缝纤维修补材料烧毁,各微弯板之间勾缝混凝土部分脱落;横梁混凝土开裂;推断过火温度约在900℃以上。

(2)过火区域2,该区域位于东半幅拱脚至1/4跨度范围内。主要病害特性:拱肋混凝土局部破损剥落,拱肋有较多横纵向裂纹,表面混凝土呈浅黄色略显白色,铁锤敲击后开裂混凝土有空洞感,部分钢筋外露;拱波顶部原有纵向裂缝纤维修补材料烧毁,各微弯板之间勾缝混凝土部分剥落,微弯板存在较多细小龟状裂缝,纵桥向居多;横梁混凝土开裂;推断过火温度约在800~900℃。

(3)过火区域3,该区域位于西半幅1/4至3/4跨度范围内。主要病害特性:在拱肋拱顶附近混凝土有部分破损剥落和开裂,表面部分被火熏黑,部分呈灰白色,铁锤敲击表面除部分开裂混凝土有空洞感之外,其它部位均较为密实;拱波被火熏黑,顶部原有纵向裂缝纤维修补材料烧毁,各微弯板之间勾缝混凝土有剥落,微弯板存在较少细小龟状裂缝,纵桥向具多;横梁混凝土开裂较轻;推断过火温度约在500℃以上。

(4)过火区域4,该区域位于南北拱脚附近。主要病害特性:拱肋混凝土只有轻微破损,无较大面积破损露筋现象发生,拱肋被严重熏黑,铁锤敲击表面除部分开裂混凝土有空洞感之外,其它部位均较为密实;拱波也被火熏黑严重,顶部原有纵向裂缝纤维修补材料烧毁,各微弯板之间勾缝少数混凝土有剥落,微弯板存在较少细小龟状裂缝;横梁混凝土开裂较轻;推断过火温度约在400℃以下。

2.2 构件典型过火病害

南京长江大桥此次火灾中损伤的部位是引桥的双曲拱结构,损伤的主要构件是拱肋、拱波、横梁,各构件的损伤情况各不相同。

(1)拱肋。在失火桥梁的主要构件中,拱肋过火损伤最为严重,主要病害包括:底面混凝土保护层脱落、露筋、掉角以及拱肋两侧面横向裂缝等。该桥运营40余年,表面混凝土早已碳化从而失去对内部钢筋的保护作用,拱肋在过火之前钢筋已经锈蚀。从现场混凝土保护层脱落后的状况分析,某些部位的光圆钢筋锈蚀已相当严重,导致其与混凝土之间的粘结力严重下降,所以在拱肋经过高温(最高达900℃以上)炙烤又被灭火时的冷水迅速降温之后,表面混凝土破损、脱落严重。通过铁锤等敲击发现某些部位表面混凝土虽未脱落,但通过表面裂缝和敲击声音判断混凝土已经酥松,强度削弱,钢筋与混凝土的粘结力严重下降。

(2)拱波。根据现场检测结果并对比临近未受灾孔的拱波状况分析,灾前在每个拱波的拱顶附近均存在一条较宽的纵向裂缝,长度从位于1/3拱波处到贯穿整个拱波之间不等。该裂缝之前通过粘贴纤维材料等方式进行修补过,过火之后粘结胶体和纤维材料均被烧净,裂缝沿纵向有所增长。

(3)微弯板。微弯板过火并被水急速冷却后,微弯板出现较多细小裂缝,最大裂缝宽度约有0.3 mm,大多是沿板纵向分布;微弯板未见明显破损,只是微弯板勾缝混凝土有部分脱落。

(4)横梁。横梁过火后病害与拱肋类似,主要表现为混凝土开裂、脱落、破损露筋等,但破损程度较拱肋轻;横梁开裂后锤击较多有空声,说明混凝土已起鼓,钢筋与混凝土脱离,粘结力已遭破坏。

病害调查结果表明,火灾后拱桥各构件表面被不同程度的烧伤,拱肋损伤最为严重,出现大面积混凝土脱落、露筋和爆裂,钢筋与混凝土之间的粘结力破坏;拱波出现部分裂缝和龟裂,原有纵向裂缝有所扩展,横梁也出现部分混凝土脱落和露筋现象,开裂部位钢筋与混凝土间的粘结力已经破坏。

3 桥梁加固

由于长江大桥通车压力大,火灾后该跨引桥通过加大拱肋正负弯矩区截面积的方法紧急进行了加固。

4 桥梁安全性评估

通过荷载试验整理的资料,分析结构的工作状况,进一步评定桥梁承载能力和桥梁概况。结构性能评定根据如下:一是施工图或者构件测试结果进行计算得到的理论检算值;二是规范规定的挠度、强度和裂缝容许值。结合结构的具体情况,主要从校验系数、实测值和理论值的关系曲线、相对残余变位、结构刚度要求该桥进行评定。

4.1 静载试验

静载试验测试的项目包括:(1)拱肋控制截面在试验荷载下的应变(应力);(2)拱肋控制载面在试验荷载下的最大挠度。各测试截面布置测试项目和测点布置见图2~图4及表2。

为了了解横桥向不同布载方式下全桥的受力性能,本次试验采用对称加载和偏载加载2种方式进行加载,通过车辆在不同横向布置下的加载,了解试验桥跨的横向受力性能,具体的车辆横向布置见图5、图6。

本次试验分别对试验跨主梁C-C~D-D截面进行相应测试工况下的挠度、应力测试,实测数据数据见表3~表5,挠度的实测值和计算值以向上为正,向下为负。

με

με

对图表数据进行分析可以得出:

(1)在试验荷载作用下,各测试控制断面的挠度实测值均小于理论计算值,其挠度校验系数小于1.0,表明结构整体刚度满足要求。

(2)主桥跨中挠度实测最大值为0.9 mm,远小于规范规定的L/800,满足规范要求。

(3)在试验荷载作用下,拱肋各控制截面下缘拉应变实测值均小于理论计算值,其应变校验系数小于1.0,表明在试验荷载作用下,结构整体强度满足试验要求[2,3,4]。

为了解卸载后结构的变形恢复情况,本次试验测试了挠度控制截面C-C挠度测点的残余变形,具体测试结果见表6。

从表中所计算的相对残余变形可以看出,在试验荷载作用下,该桥控制截面挠度测点卸载后其相对残余变形均在《大跨径混凝土桥梁试验方法》规定的25%以内,说明结构产生的挠度能够得到恢复,表明结构处于线弹性工作状态[5]。

%

4.2 动载试验

动载试验的项目包括:以不同车速分别进行行车、刹车、跳车试验测定跨中测点的振幅响应、动挠度及动力放大系数。通过分析得到桥跨结构在不同车速刹车作用下的动力放大系数μ值介于0.130~0.243。

5 结论

综上所述,荷载试验表明:本跨双曲拱桥经过加固后效果显著,能满足当初设计时H-18荷载等级标准。鉴于本次试验采用的车辆总重为20 t,建议在日后的营运过程中对通过大桥的车辆进行严格限载,单车总重控制在20 t以内,同时在运营期间应加强定期检查和正常维护,以保证该桥长期安全运营。

摘要：通过对南京长江大桥火灾现场调查和造成的桥梁损伤的检测,分析了钢筋和混凝土构件损伤情况,估计了火灾现场、火灾温度。根据相关资料和荷载试验对桥梁安全状态进行了评估,为桥梁的修复、加固提供依据。

关键词：桥梁工程,火灾,结构损伤,安全性评估

参考文献

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火灾损伤 篇3

采用数值计算技术实现建筑火灾再现及建筑结构火灾后的安全性研究,对于提高我国建筑火灾的调查、再现及建筑安全设计具有重要的理论意义和实用价值。由于FDS模拟效率高、计算精度高等优点,广泛应用于火灾事故调查,但关于FDS与其他软件的耦合分析研究仍不多。赵泽文用有限元分析软件COMSOL Multiphysic耦合火灾数值模拟结果分析混凝土结构损伤,对热-温度进行一维分析,得到切面的温度场分布,热-力耦合得到应力、应变的情况。

笔者提出了基于火-热-结构耦合的火灾事故数值模拟方法,用ANSYS耦合FDS,对火灾过程进行分析,将该方法用于某洗衣店火灾的数值模拟及分析中,验证了该方法的可行性、高效性和实用性。

1 火灾后建筑损伤建模

1.1 火灾建模

火灾房间内温度梯度明显,烟气流动主要驱动力是密度差造成的浮力,流动方程必须满足如下可压缩流动方程,连续方程见式(1)所示。

undefined (1)

式中:μ为气流密度;vi为i方向的速度。

动量方程见式(2)所示。

undefined

式中:p为压强;ε为空气粘度;δij为Kronecker符号;gi为i方向的重力加速度。

能量方程见式(3)所示。

undefined

式中:E为单位体积内的内能加动能;k为导热系数;T为温度;Sh为热源项。

状态方程见式(4)所示。

P=μRT (4)

式中:R为气体常数。

1.2 结构损伤建模

建立三位瞬态热传导问题的微分方程式和三个边界条件式的等效积分形式,见式(5)所示。

式中:μ为材料密度,kg/m3;c为材料的比热容,J/(kg·K);t为时间,s;kx、ky、kz为材料沿物体三个方向的导热系数,W/(m·K);Q=Q(x, y, z, t)为物体内部热源密度,W/m2;nx、ny、nz为外界法线的方向余弦;undefined为Γ1边界上的给定温度;q=(Γ,t)为在Γ2边界上的给定热流密度,W/m2;h为对流热换系数,W/(m2·K);ϕa=ϕa(Γ,t),对于Γ3边界在自然对流条件下,ϕa为外界环境温度,在强迫对流条件下,ϕa为边界层绝热壁温度。

式(5)中在边界上给定温度undefined为第一类边界条件,是强制边界条件;在Γ2边界给定热流量q(Γ,t),称为第二类边界条件,在Γ3边界上给定对流换热条件,称为第三类边界条件,第二、三类边界条件是自然边界条件。

Γ1+Γ2+Γ3=Γ,Γ是域Ω的全部边界。

计算温度采用常规协调元,计算应力采用非协调元。由热变形产生的应变可以看作是物体的初应变。对于三维问题,ε0=∂(ϕ-ϕ0)[111000]T。式中:∂为材料的热膨胀系数,1/℃;ϕ0为结构的初始温度场;ϕ为结构的稳态或瞬态温度场,可由温度场分析得到的单元结点温度ϕi通过插值得到ϕ=undefinedNi(x,y,z)ϕi。其中,ne为每个单元的节点数;Ni(x,y,z)为C0型插值函数,当j≠i时,Ni(xj,yj,zj)=0;当j=i时,Ni(xj,yj,zj)=1,且undefinedNi=1。

1.3 耦合建模

在一个火灾事故的分析中,通过对事故的数值模拟,可以动态、直观地观察室内火灾的燃烧过程,找出潜在的或被忽视的危险因素,并提取有用的数据对火灾事故分析提供辅助帮助,其数值模拟流程图如图1所示。

根据现场采集数据,用UG对火灾事故现场进行建模,对现场有一个直观的了解,用火灾模拟软件FDS重构并模拟火灾过程,得到温度场在整个火灾现场的分布变化情况,然后用有限元分析软件ANSYS耦合FDS,把整个火灾过程分成时间段的形式,提取FDS数值模拟结果中每个时间段的最高温度,重新把数据整理成某个时间段对应位置的温度数据表,采用载荷步的形式把各个时间段的最高温度施加到ANSYS模型中对应的位置上,进行有限元分析,最后得到火灾过程的热-温度、热-应力变化情况。

分析ANSYS中的后处理结果,火灾事故建筑处于安全状态,则停止分析,如果火灾事故建筑处于不安全状态,则重新划分载荷步,继续把时间载荷步划小,到火灾事故处于安全状态则停止分析,但是鉴于计算机性能和事故分析效率,如果把最小时间段划分在整数范围内,即1 s,重新进行上述分析,火灾事故建筑依旧处于不安全状态,则判定火灾事故建筑不能修复。

2 火灾事故案例

研究选定模拟的事故为某洗衣店火灾,过火面积约10 m2,上方并列设有7排挂衣自来水管全部塌落,衣服全部烧毁,墙上只留有7对膨胀螺丝,地面有大量的服装炭化残留物。电瓶车电瓶烧损严重,在电瓶车下方发现多个导线熔痕。经对现场残留物勘查,未发现易燃易爆等化学物品。

该洗衣店处于一幢砖混结构的六层商住楼(2～6层为居民住宅)。图2是事故房间的平面图,图3是用UG对事故房间建立的模型。

2.1 FDS数值模拟火灾事故

采用大涡数值模拟方法进行模拟,模拟计算的具体方法及步骤如下:首先选取确定研究对象并构建模型;其次设定火灾场景,利用FDS数值模拟温度场分布。图4是FDS数值模拟测得的420 s的温度分布情况。

2.2 ANSYS耦合FDS模拟火灾事故及分析

将FDS模拟计算时测得的墙体温度场分布作为输入数据,利用ANSYS计算混凝土的非线性温度场和由于材料强度的衰减及位移变形导致的形变而产生的内应力。

模拟计算中将温度场看作非定常温度场,即混凝土的物理特性(如热传导率等)都随温度变化而变化,用ANSYS软件进行三维分析计算。计算时把整个火灾过程500 s分成20个载荷步,一个载荷步时间长度是25 s。

为了对墙体状况有一个三维直观的了解,分析中采用SOLID98单元对承重墙采用热-应力直接耦合法进行三维分析,承重墙底部施加约束,限制其在各个方向的自由度,在承重墙顶面施加10 kPa的面载荷作为上面2～6层的等效压力,对全局施加9.8 N/kg的重力加速度,温度施加到单元节点上,位置与FDS测量点相对应。对承重墙进行热-应力耦合分析。

用ANSYS研究显示其第11个载荷步(即275 s时)的位移云图、温度场分布云图以及应力云图。通过直接耦合法分析所得的主承重墙节点位移云图,如图5所示;由热-温度耦合场可知温度场在建筑结构的分布情况,如图6所示;通过应力云图可知最大应力处与最大应变处以及温度场分布较高区域基本一致,如图7所示。形变整体趋势为由房间里向外逐渐加重,最严重部位为靠近挂衣服处的墙中上部,边缘最大应力也出现在靠近挂衣服处的墙的中上部。与火灾现场情况一致。

通过对整个火灾过程进行的有限元分析,得到整个火灾过程的位移变形情况,如图8所示;最高温度变化情况,如图9所示;以及应力变化情况,如图10所示。

由图9可知,70 s时室内温度上升后又下降,这与火灾现场调查情况相同,在120 s之前,门没有打开,衣服燃烧消耗了室内氧气,氧气不足,不能继续剧烈燃烧,120 s后门打开,氧气充足,开始剧烈燃烧,170 s后温度大致呈上升趋势,直到最后燃烧完毕趋于平稳状态。

由图8可知,位移变形与温度升降趋势基本一致,在170 s后基本呈上升趋势,直到400 s左右,火灾燃烧基本结束,温度趋于稳定后,位移变形开始略有减小,且通过ANSYS后处理结果可知最大位移变形为8.508 mm,如图5位移云图所示。

由图10应力随时间载荷步的变化图可知,它的变化趋势与位移变形、最高温度的变化趋势基本一致,在火灾结束后应力达到最大,这与现场采集的数据和情况一致,与实际火灾情况相吻合。

2.3 火灾事故建筑损伤评估

火灾条件下,混凝土结构的破坏主要有两种类型:一种是单个构件受火灼烧,产生损伤,如构件表面混凝土爆裂脱落和烧伤层产生细微裂缝;另一种是梁柱组成的整体结构由于升温不同,产生较大的结构温度应力而引起的构件损伤,这种损伤表面现象可能不明显,难以直观评估其损伤程度,但对建筑的整体安全威胁更大,也是建筑结构设计和火灾风险评估中应考虑的主要方面。

从拍摄的现场照片及残留物看,建筑表面受损很浅,只有表面混凝土颜色发生变化,构建表面只有少量细微裂缝。鉴于该层建筑过火面积相对较小,以及第2.2节的数值模拟分析,根据文献[9]中的“混凝土构件受损程度综合评定标志”,轻度损伤受压构件损伤程度满足“混凝土表面状态变化不明显,结构表面有少量细微裂缝”等,可以初步判定火场建筑物为轻度受损,仅需要对烧损严重部位进行修补和加固即可。

而且,此次火灾事故分析过程中用的温度都是各个时间间隔的最大值,现在火灾事故分析结果是安全的,所以整个火灾后的评估结果是安全的。

3 结 语

(1)通过观察FDS数值模型火势推知火灾火势的大致发展趋势,以及温度在整个火灾过程中的分布及变化情况。

(2)使用ANSYS耦合FDS软件可以较好地体现火灾情况下混凝土内部的温度场变化,以及产生的应力、应变,能够作为分析火灾情况下钢筋混凝土结构损伤的有效方法。

(3)将该数值模拟分析方法应用于上海市某洗衣店火灾,验证了该方法的实用性、可行性和高效性。为火灾分析提供了一种有效的方法。

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