基于“安全性等價(jià)”概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件失效概率研究.pdf

1、防火涂料和水噴淋是常用的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法，但兩者的作用機(jī)制和對(duì)火災(zāi)發(fā)展的假定都不同，一般都各自考慮如何使用，雖然保證了鋼結(jié)構(gòu)的足夠安全，但增加了消防投入。針對(duì)建筑用途變更致使火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)變化需對(duì)建筑消防系統(tǒng)進(jìn)行改造的情況，如何綜合考慮二者的作用，優(yōu)化選擇經(jīng)濟(jì)有效的防火改造策略以達(dá)到防火安全的目標(biāo)，目前還缺乏科學(xué)依據(jù)以及定量的評(píng)估方法，開(kāi)展這方面的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 鋼構(gòu)件的耐火性能主要由該構(gòu)件在火災(zāi)中的溫升狀況所確定，因此傳熱

2、過(guò)程是結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全的重要環(huán)節(jié)。本文分析了水噴淋作用的可靠性和外部火災(zāi)撲救條件的不確定性對(duì)火災(zāi)發(fā)展特性的影響，采用事件樹(shù)分析了在這兩者作用下可能導(dǎo)致防火鋼構(gòu)件失效的火災(zāi)場(chǎng)景，結(jié)合防火鋼構(gòu)件在此火災(zāi)熱環(huán)境的溫升特性，提出了水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件的失效判斷流程，從而建立了基于“安全性等價(jià)”概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件失效概率的評(píng)估方法。 本文對(duì)于影響火災(zāi)發(fā)展特性的主要因素，如噴水強(qiáng)度、噴頭響應(yīng)時(shí)間、消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間等開(kāi)展了重點(diǎn)研究。

3、噴水強(qiáng)度是決定水噴淋控火性能的關(guān)鍵參數(shù)，其分布具有不均勻性和不確定性，受?chē)婎^壓力和徑向距離等因素的影響。本文以噴水強(qiáng)度分布實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立了包含徑向距離和噴頭工作壓力等參數(shù)的噴水強(qiáng)度分布模型，從模型參數(shù)的隨機(jī)性分析入手，獲得了噴水強(qiáng)度的概率分布特性。結(jié)合不同危險(xiǎn)等級(jí)場(chǎng)所控火所需的噴水強(qiáng)度參數(shù)和不同噴頭開(kāi)啟個(gè)數(shù)下的有效控火百分比，分析了噴水強(qiáng)度概率分布特性對(duì)控火性能的影響。研究結(jié)果表明，噴水強(qiáng)度概率分布特性對(duì)控火性能有重要影響，隨徑向距離

4、的增加，噴水強(qiáng)度出現(xiàn)較小值的概率增大，控火性能下降，在某些危險(xiǎn)較大的場(chǎng)所不能達(dá)到控火作用。 噴頭響應(yīng)時(shí)間具有不確定性。本文通過(guò)對(duì)噴頭響應(yīng)時(shí)間的模擬數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，建立了包含火災(zāi)增長(zhǎng)因子、徑向距離和噴頭響應(yīng)時(shí)間指數(shù)等參數(shù)的噴頭響應(yīng)時(shí)間模型?？紤]火災(zāi)增長(zhǎng)因子和徑向距離的隨機(jī)性，獲得了噴頭響應(yīng)時(shí)間的概率分布特性。研究結(jié)果表明，噴頭響應(yīng)時(shí)間的概率分布特性受?chē)婎^離火源中心的距離和火災(zāi)增長(zhǎng)因子影響顯著。隨著火災(zāi)增長(zhǎng)因子的增大和徑向距離的減小

5、，噴頭在較短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)的概率增大。隨著徑向距離的縮小，噴頭響應(yīng)時(shí)間指數(shù)對(duì)噴頭響應(yīng)時(shí)間分布的影響變小。 消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間具有不確定性，本文通過(guò)對(duì)2009年來(lái)部分火災(zāi)事故資料的搜集整理，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對(duì)消防隊(duì)行車(chē)到場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得了消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間的概率分布特性，及其對(duì)火災(zāi)發(fā)展特性的影響。 最后，本文以某3層3跨連續(xù)鋼框架結(jié)構(gòu)為例運(yùn)用基于“安全性等價(jià)”概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件失效概率的評(píng)估方法，研究了不