考慮防火門(mén)易損性的震后火災(zāi)模擬

王海東 袁佳欣

摘? ?要：探討一種基于BIM技術(shù)的震后次生火災(zāi)模擬技術(shù)，定量評(píng)估防火門(mén)損傷對(duì)室內(nèi)火災(zāi)溫度場(chǎng)分布的影響. 通過(guò)選取3條場(chǎng)地類(lèi)型及地震設(shè)計(jì)分組一致的地震波對(duì)9層Benchmark鋼結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析，并以層間位移角作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件門(mén)損傷的評(píng)估指標(biāo)，結(jié)合FEMA P-58中門(mén)易損性曲線(xiàn)建立防火門(mén)損傷模型，進(jìn)而基于BIM且利用得到的防火門(mén)損傷模型快速準(zhǔn)確地建立建筑火源信息模型，導(dǎo)入Pyrosim模擬分析其對(duì)火災(zāi)溫度分布的影響，并得到基于燃燒物與著火點(diǎn)位置關(guān)聯(lián)下的真實(shí)溫度場(chǎng)分布. 研究結(jié)果表明：防火門(mén)損傷數(shù)量的增加直接影響框架柱的溫度，且數(shù)量越多框架柱溫度越高;除位于著火點(diǎn)及未燃燒的防火分區(qū)外，位于其他防火分區(qū)的框架柱考慮門(mén)損傷的溫度明顯高于未考慮門(mén)損傷的情況，最大達(dá)483.98 ℃;且著火點(diǎn)位于不同層數(shù)時(shí)，各層達(dá)到溫度邊界值的框架柱數(shù)量存在差異.

關(guān)鍵詞：震后火災(zāi);建筑信息模型;易損性;建筑火源信息模型;溫度場(chǎng)分布

中圖分類(lèi)號(hào)：TU391;TU243.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Fire Following Earthquake Simulation Analysis

Considering of Fire Door Fragility

WANG Haidong1，2，YUAN Jiaxin2

（1. Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency of Ministry of Education（Hunan University），Changsha 410082，China;

2. College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）

Abstract：Post-earthquake fire simulation technology based on BIM was discussed to quantitatively evaluate the impact of fire door damage on the fire temperature distribution. Three seismic waves consistent with the site type and its seismic design group were selected to analyze the nonlinear structure of the 9-story Benchmark steel structure model，and the inter-story displacement angle? was used as the evaluation index of the non-structural component door damage，combined with the door vulnerability curve of FEMA P-58 to establish the door damage model. Then，using the fire door damage model obtained by BIM，the information model of the fire was quickly and accurately established. The Pyrosim was imported to simulate and analyze its impact on the fire temperature distribution，and the real temperature field distribution based on the correlation between the burning substance and the fire location was obtained. The results show that the increase in the number of door damages directly affects the temperature of the frame columns，and the larger the number，the higher the temperature of the frame columns; except for the fire and unburned fire compartments，the temperature of frame columns in other fire compartments with regard to door damage is significantly higher than that without considering door damage，with a maximum of 483.98 ℃. When the fire is located at different layers，the number of frame columns that reach the temperature boundary value of each layer is different.

Key words：post-earthquake fire;Building Information Modelling（BIM）;fragility;the information model of the fire;fire temperature distribution

地震過(guò)后往往易發(fā)生次生災(zāi)害，難以控制且損失巨大. 例如：1923年日本關(guān)東大地震、1999年臺(tái)灣集集大地震、2008年汶川地震、2011年日本地震和2014年智利地震等，震后引發(fā)大火，火災(zāi)造成建筑物損壞甚至倒塌，因而震后火災(zāi)結(jié)構(gòu)的性能已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn). Jelinek等[1]對(duì)鋼框架在震后火災(zāi)下的反應(yīng)與僅受火災(zāi)影響時(shí)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)進(jìn)行對(duì)比研究;Memari等[2]提出一種基于概率性能的地震火災(zāi)分析框架，并利用該框架分析鋼結(jié)構(gòu)在地震和火災(zāi)連鎖危害下的反應(yīng)，同時(shí)研究火災(zāi)荷載密度等因素對(duì)結(jié)構(gòu)失效概率的影響;Suwondo等[3]研究了不同的火災(zāi)位置和地震破壞對(duì)荷載重分布路徑和結(jié)構(gòu)倒塌的影響;張文[4]通過(guò)模糊數(shù)學(xué)方法建立震后建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估模型，研究震后火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響;毛小勇等[5]對(duì)輕鋼-混凝土組合梁在標(biāo)準(zhǔn)升溫下進(jìn)行了抗火性能的研究;李強(qiáng)等[6]對(duì)先后經(jīng)歷地震和火災(zāi)作用的破壞形態(tài)、損傷機(jī)理進(jìn)行分析，研究損傷指數(shù)對(duì)圓鋼管混凝土柱震后耐火極限的影響. 然而，從已有的研究中發(fā)現(xiàn)，研究者對(duì)于火災(zāi)發(fā)生的位置、溫度分布，尤其是與火災(zāi)溫度密切相關(guān)的燃燒物數(shù)量、分布、防火分區(qū)等等都是根據(jù)自己的假定而并不與建筑本身的信息相關(guān)，缺乏一定的合理性. 與此同時(shí)，基于性能的抗震設(shè)計(jì)開(kāi)始得到廣泛的重視和發(fā)展[7]，筆者發(fā)現(xiàn)部分學(xué)者將建筑信息模型（Building Information Modelling，BIM）技術(shù)引入到火災(zāi)分析中，具有參考意義.

王婷等[8]將BIM模型導(dǎo)入火災(zāi)模擬軟件PyroSim中，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化火災(zāi)建模;陸揚(yáng)[9]將BIM 技術(shù)運(yùn)用到性能化防火設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了消防性能相關(guān)模擬;杜二峰等[10]設(shè)計(jì)建造縮尺比為1 ∶ 4的門(mén)式剛架廠(chǎng)房模型，測(cè)量其模型內(nèi)部各關(guān)鍵位置的熱空氣和鋼構(gòu)件溫度. 但僅考慮消防性能并未將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件考慮于結(jié)構(gòu)有限元模型中，故由此評(píng)估建筑整體防火性能可能缺乏安全性. 且隨著人們對(duì)建筑使用性的要求不斷提高，利用基于FEMA P-58的抗震性能評(píng)估方法，開(kāi)始專(zhuān)注于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的評(píng)估是抗震性能評(píng)估的趨勢(shì). 而防火門(mén)這一非結(jié)構(gòu)構(gòu)件是建筑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)防止火災(zāi)蔓延的重要措施，地震發(fā)生將導(dǎo)致門(mén)有不同程度的破壞，從而影響結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布，最終影響結(jié)構(gòu)的整體性能，因此通過(guò)有限元模型與該非結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行聯(lián)結(jié)，并對(duì)建筑整體的防火性能評(píng)估應(yīng)值得關(guān)注. Xu等[11]利用BIM和美國(guó)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)FEMA P-58開(kāi)展了建筑消防噴淋系統(tǒng)的震害評(píng)價(jià)，表明其建筑抗火性能與未考慮地震作用時(shí)有明顯區(qū)別. 但是，假定火災(zāi)位置進(jìn)行火災(zāi)模擬，未將建筑內(nèi)燃燒物與火災(zāi)位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，且未明確防火分區(qū)，難以得出震后火災(zāi)溫度場(chǎng)的真實(shí)分布，可能缺乏合理性.

本文探討一種利用BIM技術(shù)和FEMA P-58的考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的次生火災(zāi)模擬方法，定量評(píng)估由于門(mén)損傷對(duì)火溫分布的影響. 該方法基于BIM快速準(zhǔn)確地建立建筑火源信息模型，并通過(guò)FEMA P-58的抗震性能評(píng)估方法評(píng)估震后門(mén)損傷的情況，進(jìn)而通過(guò)Pyrosim模擬分析防火門(mén)破損程度對(duì)火災(zāi)溫度分布的影響，得到基于燃燒物與火災(zāi)位置關(guān)聯(lián)下的真實(shí)溫度場(chǎng)分布，為后續(xù)震后火災(zāi)結(jié)構(gòu)整體性能研究提供基礎(chǔ).

1 建模分析

1.1? ?建模思路

考慮震后防火門(mén)破損的火災(zāi)溫度模擬主要包括2種不同的模型：①研究地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的有限元模型;②反映建筑物實(shí)際防火分區(qū)和燃燒物信息的火災(zāi)模擬模型.

如何將2種獨(dú)立分割的模型信息統(tǒng)一，本文提出了基于BIM技術(shù)建立綜合的建筑信息模型的方法，將以上2種模型有效聯(lián)結(jié)，具體思路見(jiàn)圖1. 該思路核心為建筑BIM信息模型，即為實(shí)現(xiàn)火源信息化的關(guān)鍵，并利用FEMA P-58得出非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的易損性分析，同時(shí)結(jié)合有限元模型中結(jié)構(gòu)時(shí)程分析得出門(mén)損傷概率模型，并利用火災(zāi)模擬軟件FDS模擬震后火災(zāi)，分析得出該模型溫度的影響，更有利于將地震及震后火災(zāi)結(jié)合考慮. 其中，有限元模型主要解決地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破損分析問(wèn)題;FDS火災(zāi)模型主要解決火災(zāi)模擬分析以及溫度實(shí)時(shí)分析問(wèn)題;BIM建筑信息模型主要提供結(jié)構(gòu)信息、建筑防火分區(qū)、防火門(mén)破損位置、狀態(tài)以及建筑火源分布情況，并貫穿于整個(gè)分析流程，為該建模思路的核心模型.

對(duì)于體量較大、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件較多且需要建立建筑火源信息的模型，直接建立含有建筑火源信息的火災(zāi)數(shù)值模型的工作量龐大，故將建筑內(nèi)火源信息建立于BIM模型中，從而為整體火災(zāi)模型的火源信息提供精細(xì)化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)而通過(guò)格式的轉(zhuǎn)換將其導(dǎo)入火災(zāi)模擬軟件中得到建筑火源信息FDS模型. 將BIM模型轉(zhuǎn)換為FDS模型，就是利用BIM軟件將模型導(dǎo)出為fbx文件，再導(dǎo)入至圖形化操作軟件PyroSim中，軟件將正確識(shí)別文件格式，并按構(gòu)件完成分組，此時(shí)對(duì)模型設(shè)置網(wǎng)格數(shù)量并對(duì)各構(gòu)件材料屬性進(jìn)行定義，最終運(yùn)行.

該模型充分實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)“一模多用”的特點(diǎn)，減少了直接利用PyroSim建立FDS模型的復(fù)雜流程，而許鎮(zhèn)等[12]，采取直接建模及轉(zhuǎn)換生成FDS模型的方式分別進(jìn)行火災(zāi)模擬，模擬得出同一位置的煙氣濃度曲線(xiàn)圖，兩種方式得出的結(jié)果基本一致，證明該轉(zhuǎn)換方式具備較高的準(zhǔn)確性.

1.2? ?模型建立

1.2.1? ?BIM模型建立

本文將以9層Benchmark模型為例，利用Autodesk Revit2017進(jìn)行建筑建模，圖2為該建筑的三維BIM模型，模型體現(xiàn)建筑功能分區(qū)、建筑火源信息、結(jié)構(gòu)全部信息，且各層采用相同的平面布局. 圖3為該建筑的平面布置圖. 根據(jù)美國(guó)防火規(guī)范NFPA 5000-2012將在該建筑每層設(shè)置6個(gè)防火分區(qū)，圖4為各層平面防火分區(qū)分布圖.

1.2.2? ?有限元模型創(chuàng)建

本文選用9層Benchmark模型，平面尺寸為45.73 m × 45.73 m，X方向、Y方向?qū)ΨQ(chēng)，各5跨，每跨9.15 m，首層高度為5.49 m，標(biāo)準(zhǔn)層高度為3.96 m，梁、柱單元材料分別采用的是屈服強(qiáng)度為248 MPa和345 MPa的工字鋼，表1給出了9層Benchmark鋼框架結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)件尺寸，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[13]. 利用SAP2000有限元軟件對(duì)9層Benchmark三維框架模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，阻尼比ζ = 0.05. 抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g），場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)（D類(lèi)），場(chǎng)地分組為第1組.

梁和柱單元塑性鉸定義為SAP2000中基于FEMA365中的默認(rèn)鉸屬性的集中塑性鉸模型. 其中柱單元采用的是考慮彎矩和軸力相互作用的P-M2-M3耦合塑性鉸，梁?jiǎn)卧捎玫氖强紤]彎矩的M3鉸，分別布置在梁柱0.1倍和0.9倍的長(zhǎng)度位置處. 圖5為該9層Benchmark模型的三維框架立面及平面布置圖，圖6為利用SAP2000建立的有限元模型.

1.2.3? ?火災(zāi)模擬模型創(chuàng)建

將該9層Benchmark建筑BIM模型導(dǎo)出為fbx文件，并將導(dǎo)出的文件導(dǎo)入至Pyrosim中，補(bǔ)充應(yīng)有的信息并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)可完成模型轉(zhuǎn)換，圖7為該9層Benchmark模型轉(zhuǎn)換完成的火災(zāi)數(shù)值FDS模型.

2? ?地震后防火門(mén)破損評(píng)估分析

2.1? ?易損性數(shù)據(jù)

本文將利用基于FEMA P-58來(lái)考慮震后門(mén)損傷對(duì)火災(zāi)的影響. 在美國(guó)規(guī)范FEMA P-58中提供了門(mén)這一非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的易損性情況的數(shù)據(jù)，其中包含門(mén)的易損性曲線(xiàn)以及兩種不同破壞程度的說(shuō)明. 表2為FEMA P-58中提供的門(mén)易損性數(shù)據(jù)表.

圖8為FEMA P-58中提供的門(mén)的易損性曲線(xiàn)，將其與地震損傷狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，該曲線(xiàn)中包括兩種不同的破壞狀態(tài)分別為DS1和DS2，其中橫坐標(biāo)為層間位移角數(shù)據(jù)，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)層間位移角下的損傷概率. DS1指門(mén)受到一定程度的變形，導(dǎo)致門(mén)的開(kāi)合受到影響，而當(dāng)結(jié)構(gòu)變形消失時(shí)，門(mén)的變形也隨之消失，為彈性變形，據(jù)研究顯示，一般發(fā)生于層間位移角為0.001左右時(shí);而DS2指門(mén)受到不可自行恢復(fù)的損傷且需要修理，據(jù)研究顯示，一般發(fā)生于層間位移角為0.004～0.01時(shí).

2.2? ?門(mén)損傷模型

2.2.1? ?門(mén)損傷概率模型

本文選取9層Benchmark三維框架模型，以最大層間位移角θmax作為結(jié)構(gòu)的損傷判定指標(biāo)，利用王海東等[14]結(jié)合我國(guó)抗震規(guī)范及美國(guó)HAZUS[15]耐震規(guī)范中對(duì)不同損傷的定義劃分. 對(duì)應(yīng)于FEMA P-58提供的門(mén)的易損性曲線(xiàn)，由于4種損傷狀態(tài)下結(jié)構(gòu)均已處于結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性階段，故選用DS2為門(mén)損傷狀態(tài)計(jì)算其門(mén)損傷概率. 表3為結(jié)合門(mén)的易損性曲線(xiàn)及各破壞階段下對(duì)應(yīng)的層間位移角限值，得出在不同損傷狀態(tài)下建筑內(nèi)門(mén)的整體損傷概率.

2.2.2? ?門(mén)損傷評(píng)估

采用非線(xiàn)性評(píng)估理論，依照Memari等[16]在研究過(guò)程中選取的地震波，并參考我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，選取表4中3條場(chǎng)地類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，參照之前學(xué)者研究成果[17]，依照震中距及震級(jí)得出各地震波的相應(yīng)設(shè)計(jì)分組，以便工程應(yīng)用.

將以上選取的3條地震波按規(guī)范要求，做最大值歸一化處理，按照抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g）的罕遇地震情況，取PGA = 0.4g進(jìn)行調(diào)幅. 作用于9層Benchmark三維框架模型中進(jìn)行非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析，以各層的層間位移角這一結(jié)構(gòu)評(píng)估值作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件門(mén)損傷的評(píng)估指數(shù). 表5為最終得出的在各地震記錄影響下模型各層層間位移角的平均值及層占比，從而得出建筑模型下，在不同損傷狀態(tài)時(shí)，各層門(mén)的損傷情況.

2.2.3? ?9層Benchmark門(mén)損傷模型

該建筑火源信息模型中，門(mén)總數(shù)為289樘，其中每層防火門(mén)為11樘，其他為普通門(mén)，各層防火門(mén)位置一致，一層防火門(mén)位置如圖9所示，其中防火門(mén)1-1～1-7防火門(mén)尺寸均為M1521，1-8～1-11均為M1821. 依照前文所述，將選取的地震記錄作用于該建筑的有限元模型中，得到各層平均層間位移角并進(jìn)行層占比計(jì)算. 通過(guò)門(mén)的易損性曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)各狀態(tài)下門(mén)的損傷比例，得出不同狀態(tài)下各層門(mén)損傷數(shù)量，從而得出該模型的門(mén)損傷模型，表6為地震記錄下，結(jié)構(gòu)不同損傷狀態(tài)時(shí)各層門(mén)損傷數(shù)量.

其中，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于嚴(yán)重破壞及倒塌狀態(tài)時(shí)，門(mén)的損傷概率已到達(dá)100%，則門(mén)損傷數(shù)量不依照各層層間位移角平均值的層占比分布，故不考慮. 而結(jié)構(gòu)在中等破壞狀態(tài)下，考慮最不利布置原則，由于各層門(mén)損傷數(shù)量均大于11樘（各層防火門(mén)數(shù)量），則最不利情況為各層防火門(mén)均損傷，此時(shí)各層火災(zāi)均蔓延至各防火分區(qū)，均已達(dá)最不利狀態(tài)，故本文不考慮.

本文后續(xù)將考慮在結(jié)構(gòu)輕微破壞下建筑的火災(zāi)模擬分析，并考慮最不利布置原則，將建筑模型中各層損傷的門(mén)均設(shè)置為防火門(mén)，由此更大程度地?cái)U(kuò)大室內(nèi)火災(zāi)區(qū)域，從而考慮各種火災(zāi)發(fā)生的最不利情況.

3? ?火災(zāi)模擬分析

本文以結(jié)構(gòu)在輕微破壞狀態(tài)下為例，利用PyroSim火災(zāi)模擬軟件，分別將有無(wú)門(mén)損傷兩種情況對(duì)火災(zāi)的影響進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，模擬時(shí)間取為500 s. 由于同層門(mén)損傷狀態(tài)下發(fā)生火災(zāi)，對(duì)其他層溫度的影響較小，故對(duì)各層分別進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn). 本文選取模型的1層、5層及9層為模擬層數(shù)，得出最低、正中間層、最高層各柱處最高溫度曲線(xiàn).

3.1? ?火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)置

圖10中所示的起火點(diǎn)區(qū)域位于①防火分區(qū)（見(jiàn)圖11），該區(qū)域在建筑設(shè)計(jì)中設(shè)置了茶水間，內(nèi)有大功率用電設(shè)備，且與各防火分區(qū)均有接觸面，當(dāng)防火門(mén)損傷時(shí)，火災(zāi)具有最大的擴(kuò)散面積，為最不利，且圖10表示各層考慮門(mén)未損傷時(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景. 圖11為各層柱編號(hào)所對(duì)應(yīng)框架柱所在位置及防火分區(qū). 同時(shí)，由于該建筑功能為辦公樓，考慮反應(yīng)過(guò)程、燃燒產(chǎn)物等因素，設(shè)定與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相符的起火場(chǎng)景及相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng). 本文則根據(jù)辦公室的起火特性，選取辦公室標(biāo)準(zhǔn)的Polyurethane GM37（聚氨酯）反應(yīng)起火. 由于辦公樓可能存在大量的沙發(fā)坐墊以及可能存放的紙箱，依據(jù)最不利原則，設(shè)定火災(zāi)為快速增長(zhǎng)型，火災(zāi)增長(zhǎng)系數(shù)α取0.046 89，火源最大熱釋放速率為1 000.0 kW，按照t2火模型計(jì)算得到火災(zāi)到達(dá)最大速率的時(shí)間為146 s，在本文中，由于設(shè)置的燃燒物有限，模擬火災(zāi)過(guò)程影響，發(fā)現(xiàn)各柱在500 s內(nèi)均已達(dá)到火災(zāi)溫度下降段，故選取該模型模擬時(shí)間為500 s.

本文主要研究該模型結(jié)構(gòu)在輕微破壞下，1、5、9層在有無(wú)考慮門(mén)損傷狀態(tài)兩種情況下對(duì)結(jié)構(gòu)溫度的影響. 由前文可知，5層門(mén)損傷的數(shù)量為3，1、9層門(mén)損傷數(shù)量為4，由此進(jìn)行模擬計(jì)算.

由于1、5、9層的門(mén)損傷數(shù)量以平面視角分類(lèi)，則共有2種損傷類(lèi)型，分別為門(mén)損傷數(shù)量為3和4. 考慮火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的最不利原則，應(yīng)將損傷的防火門(mén)設(shè)置在火源物質(zhì)影響更大的位置處，故選擇圖12、圖13所示的設(shè)置方式，門(mén)損傷數(shù)量分別為3和4.

3.2? ?溫度數(shù)據(jù)

在以上火災(zāi)模擬中，共有6種工況，分別為工況1：9層4防火門(mén)損傷;工況2：9層門(mén)未損傷;工況3：5層3防火門(mén)損傷;工況4：5層門(mén)未損傷;工況5：1層4防火門(mén)損傷 ;工況6：1層門(mén)未損傷. 由于模型中各層框架柱共計(jì)36個(gè)，模擬500 s內(nèi)各層柱中部溫度變化情況，并記錄其最高溫度，按各防火分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別得出圖14～圖19各防火分區(qū)6種不同工況的最高溫度情況，表7為各防火分區(qū)內(nèi)包含的柱編號(hào).

3.3? ?模擬結(jié)果分析

由各層柱在6種工況、不同門(mén)損傷情況下統(tǒng)計(jì)得到的最高溫度可知，門(mén)損傷數(shù)量的增多將對(duì)框架柱溫度有直接影響，且門(mén)損傷數(shù)量越多，框架柱溫度越高. 統(tǒng)計(jì)可得，在火災(zāi)模擬500 s內(nèi)，當(dāng)框架柱最高溫度高于300 ℃時(shí)，則100 s內(nèi)基本達(dá)到構(gòu)件的最高溫度;當(dāng)框架柱最高溫度低于300 ℃時(shí)，則在模擬時(shí)間為300 s后基本達(dá)到構(gòu)件的最高溫度.

通過(guò)統(tǒng)計(jì)各工況下各框架柱的最高溫度可知：框架柱位于著火點(diǎn)及在所有工況下均未燃燒的防火分區(qū)時(shí)，考慮地震作用和未考慮地震作用的框架柱燃燒溫度基本吻合;而框架柱位于其他燃燒點(diǎn)的防火分區(qū)時(shí)，未考慮地震作用下門(mén)損傷情況的燃燒溫度將明顯低于考慮地震作用下門(mén)損傷情況的燃燒溫度. 且以本文1、5、9層對(duì)應(yīng)考慮地震作用與未考慮地震作用的所有工況下，統(tǒng)計(jì)可得考慮門(mén)損與未考慮門(mén)損的框架柱溫度差值最大達(dá)483.98 ℃，該點(diǎn)為9層23號(hào)柱.

根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》[18]可知，當(dāng)溫度達(dá)到300 ℃以上時(shí)鋼材的屈服強(qiáng)度將進(jìn)行折減，故本文以計(jì)算屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為1.0、0.95、0.9時(shí)鋼材的溫度作為統(tǒng)計(jì)邊界值，分別為300 ℃、375 ℃、409 ℃. 圖20為統(tǒng)計(jì)各工況下框架柱最高溫度達(dá)到該三者統(tǒng)計(jì)邊界值以上的數(shù)量，為后續(xù)分析溫度對(duì)柱承載能力的影響提供基礎(chǔ). 且由各框架柱最高溫度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，考慮地震作用門(mén)損傷時(shí)達(dá)到邊界溫度值的框架柱數(shù)量比不考慮地震作用門(mén)損傷時(shí)多達(dá)4.25～7.33倍;當(dāng)考慮門(mén)損傷情況下，框架柱溫度及達(dá)到統(tǒng)計(jì)邊界值的數(shù)量排序均為：9層>1層>5層;當(dāng)不考慮門(mén)損傷的情況下各層達(dá)統(tǒng)計(jì)邊界值數(shù)量趨于穩(wěn)定.

4? ?結(jié)? ?論

本文利用BIM技術(shù)和FEMA P-58提出了一種基于性能的考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損的震后次生火災(zāi)模擬方法，定量評(píng)估由于門(mén)損傷對(duì)火災(zāi)溫度場(chǎng)的影響，并反映于框架柱的溫度，相關(guān)結(jié)論如下.

1）提出了基于BIM的建筑火源信息模型，并將其作為信息傳遞中心，將結(jié)構(gòu)模型與火災(zāi)模型相結(jié)合.

2）將地震作用下的層間位移角與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件門(mén)的易損性進(jìn)行關(guān)聯(lián)：

①當(dāng)結(jié)構(gòu)處于嚴(yán)重破壞或倒塌狀態(tài)時(shí)，各層門(mén)損傷概率達(dá)100%，此時(shí)震后火災(zāi)溫度場(chǎng)與防火門(mén)無(wú)關(guān);

②當(dāng)結(jié)構(gòu)處于中等破壞時(shí)，門(mén)損傷概率為56%，此時(shí)各門(mén)為有概率的損傷，若考慮最不利情況為防火門(mén)全數(shù)損傷，火災(zāi)蔓延至全部防火分區(qū)，將達(dá)到火災(zāi)最不利影響;

③在結(jié)構(gòu)處于輕微破壞時(shí)，門(mén)損傷的概率為10%，防火門(mén)是否損傷具有隨機(jī)性，考慮地震作用下防火門(mén)損傷情況對(duì)震后火災(zāi)溫度場(chǎng)分布具有顯著的影響，故在中低地震設(shè)防區(qū)具有重要意義.

3）當(dāng)結(jié)構(gòu)處于輕微破壞時(shí)，通過(guò)對(duì)比6種工況下各框架柱的溫度變化情況及最高溫度統(tǒng)計(jì)可得：

①當(dāng)框架柱位于非著火點(diǎn)及引燃的防火分區(qū)時(shí)，未考慮地震作用門(mén)損傷的燃燒溫度將明顯低于考慮地震作用門(mén)損傷的燃燒溫度，且框架柱溫度差值最大為483.98 ℃;

②通過(guò)統(tǒng)計(jì)鋼材屈服強(qiáng)度折減系數(shù)為1.0、0.95、0.9所對(duì)應(yīng)的邊界溫度值300 ℃、375 ℃、409 ℃的框架柱數(shù)量可知，考慮門(mén)損時(shí)達(dá)到邊界溫度值的框架柱數(shù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未考慮地震作用門(mén)損時(shí)的框架柱數(shù)量，其比值最高可達(dá)7.33倍;

③達(dá)統(tǒng)計(jì)邊界值的數(shù)量具有差異但有一定規(guī)律性，在考慮地震作用門(mén)損傷時(shí)，各層達(dá)統(tǒng)計(jì)邊界值數(shù)量為9層>1層>5層.未考慮地震作用門(mén)損傷時(shí)，各層達(dá)統(tǒng)計(jì)邊界值數(shù)量趨于穩(wěn)定.

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