技术摘要：
本发明公开了一种基于火灾蔓延区域的整体结构耐火时间分析方法，其特点是采用整体结构受火有限元分析，得到不同火灾发展条件下的整体耐火时间，其具体分析包括：升温区域及火灾蔓延路线的设定、整体结构受火的有限元分析和建立速查表等步骤，通过速查表，为整体结构耐  全部
背景技术：
建筑火灾是人类生产生活中危害最严重的灾害之一，对人类生命财产安全构成了 直接的危害，而发生的频率则居各灾害之首。由于钢材的耐火性较差，高温下会丧失大部分 强度，因此钢结构在火灾下的安全性常常会受到威胁，甚至会造成结构倒塌并形成二次灾 害。实际火灾事故情况表明，钢结构建筑在火灾下的坍塌会扩大受火面积、加大了救火难 度、甚至造成消防员的牺牲。因此，在进行建筑防火设计时，需要重点关注结构在火灾中的 抗倒塌能力，避免由于结构局部或整体倒塌，造成灭火及人员疏散困难，甚至导致人员伤 亡。 火灾是一种区域性的且不断发展的灾害，由于其蔓延特性，火灾发生过程中，受到 高温影响的构件数量可能并不单一，甚至一个防火分区内的构件都可能受到影响。而目前 实际钢结构工程主要采用的是基于构件的抗火设计方法，即确保构件在规定结构耐火极限 时间内，承载能力不小于各种作用所产生的组合效应，规范还明确了不同耐火等级的建筑 中各类构件的耐火极限，即在各种荷载效应组合下，结构或构件的耐火时间不小于其耐火 极限；基于整体结构的抗火设计方法则是验算在某一火灾场景下，整体结构的抗倒塌能力。 然而，对于如何计算整体结构的耐火极限，我国设计规范尚未给出明确要求和计算准则，火 灾影响的区域性、以及由于火灾蔓延造成的荷载在时间上的变化性也少有体现。 现有技术的建筑防火设计不能得到不同火灾发展条件下的整体耐火时间，找不出 最不利火灾蔓延路径，以及极限火灾蔓延范围，对于已发生火灾的建筑，不能快速评判整体 结构是否接近耐火极限。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于火灾蔓延区域的整体结 构耐火时间分析方法，采用整体结构受火有限元分析方法，对火灾升温区域的位置及大小、 火灾蔓延路线和速度，以及火灾升温曲线进行整体结构耐火时间的分析，得到不同大小区 域受火、不同蔓延路径下的整体结构耐火时间，可对比找出最不利的火灾蔓延路径，以及可 能引起结构倒塌的极限火灾蔓延范围，对于已发生火灾的建筑，可快速评判过火后整体结 构的安全性，并可根据评判结果即刻确定灾后处理办法、制定相关的加固方案，方法简便， 效率高，尤其适用于高层钢结构的耐火时间和安全性能分析。 本发明的目的是这样实现的：一种基于火灾蔓延区域的整体结构耐火时间分析方 法，其特点是采用整体结构受火有限元分析，得到不同火灾发展条件下的整体耐火时间，其 具体分析包括以下步骤： a、升温区域及火灾蔓延路线的设定 3 CN 111553100 A 说　明　书 2/3 页 在建筑规定的各个防火分区内，罗列可能形成的升温区域及对应的火灾蔓延路 线，所述升温区域按大小可分为小型升温区和大型升温区：所述小型升温区可选单个功能 块或大空间中由横向及纵向一个柱跨范围内的区域；所述大型升温区为多个相连的小型升 温区包含的区域，其中最开始受火的小型升温区为始发升温区，可选择面积较小、高度较 低、可燃物较多、电线密集等火灾隐患较多的房间作为始发升温区；所述火灾蔓延路线为大 型升温区中火灾从始发升温区发展到其他小型升温区的路线。 b、整体结构受火的有限元分析 对罗列的所有工况进行整体结构受火有限元动力时程分析，根据求解得到的整体 结构动力响应情况，确定整体结构耐火时间t0：当整体结构在某工况下的t0时刻，开始发生 较大变形，甚至大范围倒塌破坏，则认定该时刻整体结构达到耐火极限。 c、整体结构耐火时间速查表的建立 梳理所有工况形成速查表，其具体内容包括：升温区域位置及大小、火灾蔓延路 线、火灾蔓延速度、火灾升温曲线及整体结构耐火时间。 d、实际工程应用 对于需要进行抗火设计的工程项目，结合整体结构耐火时间速查表，当存在整体 结构耐火时间不满足设计要求(人员疏散时间需求、消防扑救时间需求)时，则应针对不满 足要求的工况，对结构的防火保护措施进行调整，或在其升温区域和火灾蔓延路线上增设 消防措施，以避免整体结构在较不利工况下发生倒塌。 对于已发生火灾的工程，根据灾后初步鉴定得到的结构受火时间及火灾蔓延区 域，可通过速查表快速确定整体结构是否接近耐火时间。若实际受火时间接近或大于相应 工况下的整体结构耐火时间，则需谨慎开展灾后的火场清理及检测鉴定工作，以防发生二 次灾害。 本发明与现有技术相比具有为整体结构耐火时间是否满足设计要求，以及对已发 生火灾的结构是否接近耐火时间进行分析和判断，快速找出最不利的火灾蔓延路径，以及 可能引起结构倒塌的极限火灾蔓延范围，对于已发生火灾的建筑，可快速评判过火后整体 结构的安全性，并可根据评判结果即刻确定灾后处理办法、制定相关的加固方案，方法简 便，效率高，尤其适用于高层钢结构的耐火时间和安全性能分析。 附图说明 图1为建筑结构三维示意图； 图2为升温区域示意图； 图3为小型升温区受火工况下结构的变形云图； 图4为小型升温区受火工况下底层角柱顶部竖向变形与构件温度关系曲线； 图5为大型升温区受火工况下结构的变形云图。