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门式钢刚架中楔形单元的力学计算模型

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同济大学学报（自然科学版） 2001年第2期29卷 134-139页

作者：张其林罗晓群龚铭同济大学建筑工程系上海200092

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 .

关键词：门式钢刚架楔形单元力学计算模式变截面楔形梁柱固端反应位移模式

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火灾下门式钢刚架倒塌预警可靠度研究

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建筑结构学报 2023年第2期44卷 154-164页

作者：吉蔚李国强楼国彪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家实验室上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：门式钢刚架火灾倒塌模式预警方法蒙特卡罗可靠度

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火灾下门式钢刚架倒塌模式及影响因素

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同济大学学报（自然科学版） 2020年第9期48卷 1271-1282,1304页

作者：李国强冯程远楼国彪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：结构工程门式钢刚架火灾倒塌模式数值模拟

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火灾下门式钢刚架倒塌预测关键易测参量与预警方法

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土木工程学报 2021年第1期54卷 62-75,133页

作者：李国强冯程远楼国彪蒋首超杜咏同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 南京工业大学江苏南京211816

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... 详细信息

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。

关键词：钢结构门式钢刚架火灾倒塌预警方法易测参量

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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

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土木工程学报 2021年第9期54卷 56-65页

作者：李国强吉蔚冯程远王尧李鑫杰梁涛石晓亮刘潇同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 湖南华诺星空电子技术有限公司湖南长沙410003

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... 详细信息

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。

关键词：门式钢刚架火灾试验微波雷达位移测量数值模拟

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门式钢刚架结构受火力学反应分析

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防灾减灾工程学报 2015年第1期35卷 28-35页

作者：谢超杜咏高庆南京工业大学土木工程学院南京211816

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... 详细信息

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。

关键词：门式钢刚架破坏因素数值模拟力学分析倒塌模式

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单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法

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建筑钢结构进展 2017年第2期19卷 74-80页

作者：林苏敏杜咏谢超南京工业大学土木工程学院南京211816

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... 详细信息

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。

关键词：门式钢刚架大空间建筑火灾临界温度抗火设计

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门式钢刚架火灾升降温作用全过程响应分析

门式钢刚架火灾升降温作用全过程响应分析

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作者：张亚江长安大学

学位级别：硕士

本文采用数值分析的方法对平面门式钢刚架和门式钢刚架整体结构在火灾升降温全过程的响应进行了分析，并根据分析结果，提出门式钢刚架的抗火概念设计建议。首先，编制考虑大空间火空间温度分布不均匀的热分析程序，并分析了平面门式钢... 详细信息

本文采用数值分析的方法对平面门式钢刚架和门式钢刚架整体结构在火灾升降温全过程的响应进行了分析，并根据分析结果，提出门式钢刚架的抗火概念设计建议。首先，编制考虑大空间火空间温度分布不均匀的热分析程序，并分析了平面门式钢刚架火灾下结构的温度场，根据分析结果提出门式钢刚架温度场的简化计算方法。分析结果表明：门式钢刚架构件沿截面高度方向温度梯度很小，可以利用截面形心处温度代表构件截面的温度，同时，截面形心处温度与该处空气温度相差不多，可以利用截面形心处空气温度代表截面温度。其次，编制考虑材料非线性、几何非线性以及空间温度分布非线性的热-结构耦合分析程序，并分析了平面门式钢刚架火灾下结构内力和变形的变化规律，同时分析了着火位置、保护措施、应力比、柱脚约束、火源增长速率和火源降温速率六种因素对平面门式钢刚架在火灾全过程响应的影响。分析结果表明：火源偏置、梁不受保护、应力比越大、柱脚约束越强时，结构火灾下的响应越大；火源增长和降温速率对结构火灾下的响应影响不明显，起决定作用的是结构的温度；火源偏置时，结构一些响应的极值发生在升温和降温过程，火源居中时，结构的所有响应的极值发生在构件温度最高时。最后，编制考虑材料非线性、几何非线性以及空间温度分布非线性的热-结构耦合分析程序，分析门式钢刚架整体结构在火灾升降温作用全过程中结构变形的变化规律。分析结果表明：门式钢刚架主刚架在火灾下将会发生很大的平面外变形，且从结构中部到结构端部，平面外变形增长趋势明显。在以上分析的基础上，提出抗火设计建议：结构在火灾下响应复杂，很难精确分析，因此应重视结构抗火概念设计；应进行整体结构升降温作用全过程分析，且必须考虑火源位于不同位置时的工况；应尽量减少结构冗余度；加强梁的隔热措施。

关键词：门式钢刚架火灾全过程整体结构空间作用抗火概念设计建议

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门式钢刚架的高级分析

门式钢刚架的高级分析

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作者：黄惠仪中山大学

学位级别：硕士

该文以钢结构门式刚架为研究对象,对其进行高级分析.文中使用稳定性函数考虑由大变形引起的二阶效应;在分析性精炼塑性铰法的基础上,结合钢结构设计规范中给出的初始屈服和完全屈服条件,用具有可变刚度的截面弹簧单元模拟材料逐渐屈服,... 详细信息

该文以钢结构门式刚架为研究对象,对其进行高级分析.文中使用稳定性函数考虑由大变形引起的二阶效应;在分析性精炼塑性铰法的基础上,结合钢结构设计规范中给出的初始屈服和完全屈服条件,用具有可变刚度的截面弹簧单元模拟材料逐渐屈服,并推导出几何非线性和材料非线性作用下三维梁单元的切线刚度矩阵;由于其他非线性因素对结构的行为具有较重要的影响,该文在对门式刚架进行二阶塑性分析时,分别考虑了初始几何缺陷和柱-基连接半刚性的情况.使用特征屈曲模态法建立起初始几何缺陷模型,并与多国规范中推荐使用的其他方法作比较.首次把Ermopoulos和Stamatopoulus提出的力学模型应用到整体结构分析,以此研究缺陷门式刚架柱子与基础为半刚连接的问题.

关键词：门式钢刚架高级分析二阶效应分析性精炼塑性铰法逐渐屈服初始几何缺陷柱-基半刚性连接

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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

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消防科学与技术 2024年第7期43卷 932-936,945页

作者：张浩温经林杨晓琳马海涛王祎然中国安全生产科学研究院北京100012 江西省应急管理科学研究院江西南昌330103 华北科技学院矿山安全学院河北三河065201

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... 详细信息

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。

关键词：地基干涉雷达门式钢刚架分布式监测倒塌变形

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