基于“安全性等價”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)防火保護方法，但兩者的作用機制和對火災(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。針對建筑用途變更致使火災(zāi)危險等級變化需對建筑消防系統(tǒng)進行改造的情況，如何綜合考慮二者的作用，優(yōu)化選擇經(jīng)濟有效的防火改造策略以達到防火安全的目標(biāo)，目前還缺乏科學(xué)依據(jù)以及定量的評估方法，開展這方面的研究具有現(xiàn)實意義。 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火災(zāi)發(fā)展特性的影響，采用事件樹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”概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件失效概率的評估方法。 本文對于影響火災(zāi)發(fā)展特性的主要因素，如噴水強度、噴頭響應(yīng)時間、消防隊到達現(xiàn)場時間等開展了重點研究。

3、噴水強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，受噴頭壓力和徑向距離等因素的影響。本文以噴水強度分布實驗為基礎(chǔ)，建立了包含徑向距離和噴頭工作壓力等參數(shù)的噴水強度分布模型，從模型參數(shù)的隨機性分析入手，獲得了噴水強度的概率分布特性。結(jié)合不同危險等級場所控火所需的噴水強度參數(shù)和不同噴頭開啟個數(shù)下的有效控火百分比，分析了噴水強度概率分布特性對控火性能的影響。研究結(jié)果表明，噴水強度概率分布特性對控火性能有重要影響，隨徑向距離

4、的增加，噴水強度出現(xiàn)較小值的概率增大，控火性能下降，在某些危險較大的場所不能達到控火作用。 噴頭響應(yīng)時間具有不確定性。本文通過對噴頭響應(yīng)時間的模擬數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，建立了包含火災(zāi)增長因子、徑向距離和噴頭響應(yīng)時間指數(shù)等參數(shù)的噴頭響應(yīng)時間模型。考慮火災(zāi)增長因子和徑向距離的隨機性，獲得了噴頭響應(yīng)時間的概率分布特性。研究結(jié)果表明，噴頭響應(yīng)時間的概率分布特性受噴頭離火源中心的距離和火災(zāi)增長因子影響顯著。隨著火災(zāi)增長因子的增大和徑向距離的減小

5、，噴頭在較短時間內(nèi)響應(yīng)的概率增大。隨著徑向距離的縮小，噴頭響應(yīng)時間指數(shù)對噴頭響應(yīng)時間分布的影響變小。 消防隊到達現(xiàn)場時間具有不確定性，本文通過對2009年來部分火災(zāi)事故資料的搜集整理，利用統(tǒng)計軟件SPSS對消防隊行車到場時間進行統(tǒng)計分析，獲得了消防隊到達現(xiàn)場時間的概率分布特性，及其對火災(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)為例運用基于“安全性等價”概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件失效概率的評估方法，研究了不