单位文秘网 2022-02-15 08:12:54 点击: 次
组织人员撤离,消防人员灭火等工作的进行。
二、钢筋混凝土结构抗火设计方法
1.耐火极限设计方法
根据我国的抗火设计规范《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95),首先根据建筑物的重要性、火灾危险性、建筑层数面积等因素选定建筑物的耐火等级;然后由耐火等级确定相应承重构件的耐火极限;最后设计承重构件,由标准耐火试验或规范给出的各种承重构件的耐火极限数值来核准构件实有的耐火极限,如不满足,需重新设计构件,直至满足[1]。这种方法优点是方便可行,但存在耐火等级划分考虑因素不周,耐火极限确定过于粗略等缺点。
2.等效荷载法
将火灾下的高温作用看成是一种等效荷载[2],即火灾结构分析问题转化为结构承受由温度增加引起的不平衡荷载下问题,火灾的等效荷载与恒载、活载、风载、地震作用等共同荷载效应组合,按概率极限状态设计方法进行设计,即建立考虑火灾高温作用的统一的结构设计方法。
3.验算承载力法
对常规方法设计的混凝土构件进行抗火能力和耐火稳定性验算[3-4],验证是否满足抗火要求。如不能保持稳定性,按下面方式重新设计混凝土构件:①根据房间布局,火灾荷载大小确定当量标准升温时间;②按当量标准升温时间确定构件的温度场,并计算其高温承载力;③确定构件火灾时的有效荷载,在此荷载下分析构件内力;④验算构件的耐火稳定性,若不满足构件高温承载力大于构件内力,则需进行补充设计,直至满足。设计流程如图1。
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图1 验算承载力的钢筋混凝土结构高温设计方法
Fig.1 High temperature reinforced concrete design method of calculating bearing capacity
这种方法考虑构件的受力大小与受力形式、构件的截面尺寸、构件的约束形式对构件抗火能力的影响,利用热传导理论和结构理论通过分析确定构件的抗火能力,更符合客观实际。
4.试验和有限元分析综合法
缩尺构件试验和足尺构件试验有时不能够满足结构设计要求,对于缩尺构件,实际工程中结构的高温性能由于混凝土的热惰性的作用,其性能同按比例缩小构件的试验结果会有很大差异,因此不能应用推导出的经验回归式进行设计;足尺构件试验结果优于缩尺构件,但完全依靠足尺试验来确定结构的高温性能又不现实。所以利用计算机辅助结构高温性能分析,采用有限元分析理论,建立符合条件的高温结构模型,对比同类试验结果对混凝土构件进行设计。例如对于抗弯框架或不均匀受热结构构件或受轴向约束的构件采用相应计算机分析程序设计。
5.性能化设计方法
结构性能化抗火设计是近年来提出的一种新型抗火设计方法。新西兰于1993年第一个应用此方法进行结构防火设计[5]。性能化防火设计的内容是根据具体结构对象直接以人员安全和火灾经济损失最小为目标,确定结构抗火需求,考虑实际火灾升温及结构整体性能对结构抗火能力的影响,对结构抗火需求进行改进。由于性能化方法以结构抗火需求为目标,最大程度地模拟结构的实际抗火能力,因此是一种科学先进的抗火设计方法。性能化方法强调建筑安全水平必须达到预定的设计标准,但并不限制达到目的的途径,其基本思想是:在给定外部作用和结构正确描述后,预测出整个结构在火灾中的反应,从而判断出结构的安全性能[6]。
今后的防火设计方法中,考虑建筑物的真实火灾特性、基于整体结构的火灾反应、确定结构抗火性能指标、对结构进行性能化抗火设计将会成为结构抗火设计研究的发展趋势。
三、结束语
“结构抗火”是跨学科的研究领域,其研究内容与结构工程、防灾防护工程及防护工程和物理学有关,但核心基础为结构工程。因此,结构抗火学科方向的发展策略应该是:立足结构工程的学科前沿,利用火灾科学的研究成果,解决防灾减灾的工程问题。
综上所述,目前的抗火设计方法大多还是基于构件层次的、确定性的分析方法,构件的耐火极限要求也是基于“处方式”建筑防火设计规范的要求确定的[7],而一个结构构件的破坏并不能代表整个的破坏,目前“处方式”建筑防火设计规范确定构件耐火极限不能完全反映建筑物的火灾特性、空间特性和结构特性的影响,也不能满足建筑结构可靠性和最优成本的要求,对于大跨度建筑物尤其如此,因此有必要基于建筑物的整体消防安全目标确定结构的抗火设计要求,对结构进行基于性能目标要求的抗火设计。
参考文献:
[1]李昀晖. 钢筋混凝土梁高温极限承载力计算及抗火设计方法研究[D]. 中南大学硕士学位论文, 2007.
[2]夏光锐. 关于混凝土结构抗火设计[J]. 建材与装饰(中旬刊), 2008,22(7):29-31.
[3]侯晓萌. 预应力混凝土梁板抗火性能与抗火设计方法研究[D]. 哈尔滨工业大学博士学位论文, 2009.
[4]乔牧, 盖芳芳, 赵继涛等. 火灾下钢筋混凝土构件的可靠性设计[J]. 黑龙江科技大学学报, 2014,24(2):211-215.
[5]李峰. 性能化结构加固设计方法探析[J]. 徐州建筑职业技术学院学报, 2011,11(4):1-3.
[6]肖向锋. 谈建筑钢结构防火和结构性能化防火方法[J]. 山西建筑, 2013,39(25):36-37.
[7]李征. 关于建筑结构防火性能探讨及防火研究[J]. 中国新技术新产品, 2012,31(14):186.
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