專利名稱：火災后建筑損傷評定方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)值模擬火災系統(tǒng)，尤其是一種火災后數(shù)值模擬損傷評定系統(tǒng)，具體涉及火災后建筑損傷評定方法及系統(tǒng)。
背景技術：
近年來,建筑火災發(fā)生頻繁,不但造成重大的人員和財產損失，也造成建筑物結構的重大損傷，甚至坍塌。如果不對火災后事故建筑安全評定，將不能確定是否可以繼續(xù)使用，如果直接重建或者拆除也將費浪費大量人力財力，因此，火災后建筑損傷評定越來越重要?；馂姆抡孳浖呀浽絹碓匠墒欤鼘φ麄€火災過程再現(xiàn)以及火災過程的氣體量變化都可以檢測，但是還存在很多缺陷，對火災建筑的結構性能測試還不是很完善。主要存在以下缺陷第一、不能對建筑結構內部應力變化做出判定。第二、不能對建筑微觀變形做出判定?；馂膿p傷評估雖然有一定發(fā)展,但是傳統(tǒng)的損傷評估存在以下問題第一、可能對建筑結構造成二次物理損傷。第二、對整體建筑結構性能不能做出相對準確的評估。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的以上缺陷和問題，本發(fā)明的目的在于提供一種科學、合理、高效的火災后建筑損傷評定方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠廣泛應用于建筑火災再現(xiàn)以及建筑結構火災后的安全設計的實踐中，以大大節(jié)省建筑火災再現(xiàn)以及結構安全設計的時間和經費。本發(fā)明提出一種火災損傷整體以及內部性能火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，以快速對火災后建筑性能做出評定。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種火災后建筑損傷評定方法，包括如下步驟步驟1:對火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括結構數(shù)據(jù)、以及物體擺放位置數(shù)據(jù)；步驟2 :根據(jù)所述火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)對火災現(xiàn)場建模，對火災現(xiàn)場進行火災模擬得到火災模擬結果，實現(xiàn)火災重現(xiàn)，并對整個火災過程的溫度、煙、氣進行測算；步驟3 :對火災模擬結果進行分析處理，具體地，將整個火災時間分成多個時間段，獲取第一數(shù)據(jù)，其中，所述第一數(shù)據(jù)記載了每個現(xiàn)場位置在各個所述時間段內的最高溫度；根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)獲取第二數(shù)據(jù)，其中，所述第二數(shù)據(jù)記載了每個所述時間段內各個所述現(xiàn)場位置的最高溫度；步驟4:建立有限元模型，將所述第二數(shù)據(jù)施加到有限元模型中進行有限元分析得到有限元分析結果，其中，所述分析結果包括應力、應變以及溫度場的變化情況；步驟5 :如果根據(jù)所述步驟4中的有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果為安全，則停止分析；如果根據(jù)所述步驟4中的有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果 為不安全，若所述時間段的時間跨度等于最小時間跨度閾值，則停止分析，否則，則返回所 述步驟3繼續(xù)執(zhí)行，其中，所述步驟3每次執(zhí)行均將整個火災時間重新劃分為時間跨度更小 的時間段。
優(yōu)選地，所述第一數(shù)據(jù)為針對每個所述現(xiàn)場位置的橫坐標是時間縱坐標是溫度的 圖表。
優(yōu)選地，所述第二數(shù)據(jù)為針對每個所述時間段的橫坐標是位置縱坐標是溫度的圖表。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，包括如下裝置
火災仿真系統(tǒng)模塊，用于根據(jù)火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)對火災現(xiàn)場建模，對火災現(xiàn)場進行火 災模擬得到火災模擬結果，實現(xiàn)火災重現(xiàn)，并對整個火災過程的溫度、煙、氣進行測算，其 中，所述火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括結構數(shù)據(jù)、以及物體擺放位置數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)處理模塊，用于對火災模擬結果進行分析處理，具體地，將整個火災時間分成 多個時間段，獲取第一數(shù)據(jù)，其中，所述第一數(shù)據(jù)記載了每個現(xiàn)場位置在各個所述時間段內 的最高溫度；根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)獲取第二數(shù)據(jù)，其中，所述第二數(shù)據(jù)記載了每個所述時間段 內各個所述現(xiàn)場位置的最高溫度；
有限元分析模塊，用于將所述第二數(shù)據(jù)施加到有限元模型中進行有限元分析得到 有限元分析結果，其中，所述分析結果包括應力、應變以及溫度場的變化情況；
火災損傷評估模塊，用于根據(jù)所述有限元結果進行安全評估，其中如果根據(jù)所述 有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果為安全，則停止分析；如果根據(jù)所述有限元分 析結果的火災后建筑損傷評估結構為不安全，若所述時間段的時間跨度等于最小時間跨度 閾值，則停止分析，否則，則觸發(fā)所述數(shù)據(jù)處理模塊繼續(xù)執(zhí)行，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊每次 執(zhí)行均將整個火災時間重新劃分為時間跨度更小的時間段。
優(yōu)選地，所述第一數(shù)據(jù)為針對每個所述現(xiàn)場位置的橫坐標是時間縱坐標是溫度的 圖表。
優(yōu)選地，所述第二數(shù)據(jù)為針對每個所述時間段的橫坐標是位置縱坐標是溫度的圖表。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果
(I)在處理溫度的過程中考慮了下一步的有限元分析，最終整理成在某個時間段， 即有限元分析中的某個載荷步，對應的位置的溫度，便于有限元分析模塊的計算分析。
(2)在查看有限元分析結果時，根據(jù)混凝土本身特性以及“混凝土性質以及混凝土 損傷國家評定標準”快速判定火災后建筑安全情況，并應用判斷循環(huán)式判定方法來對火災 后建筑進行安全判定，直到得到相對精確合理的結果停止分析。
(3)可在公共安全領域及建筑領域應用于爆炸、地震等沖擊波對建筑結構損傷的 數(shù)值模擬。
(4)可廣泛應用于建筑火災再現(xiàn)以及建筑結構火災后的安全設計的實踐中，不僅 可以提高建筑火災再現(xiàn)的準確性和可靠性，還可以大大節(jié)省建筑火災再現(xiàn)以及結構安全設 計的時間和經費。因此，具有重要的理論指導意義和實用價值。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯
圖1為根據(jù)本發(fā)明提供的火災后建筑損傷評定系統(tǒng)的整體模塊示意圖2為圖1所示數(shù)據(jù)處理模塊的具體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
圖1示出所述火災后建筑損傷評定系統(tǒng)的各個主要模塊，具體地，首先，火災仿真 系統(tǒng)模塊根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)對火災進行仿真再現(xiàn)，并得到各個位置的溫度圖表。然后數(shù) 據(jù)處理模塊對火災仿真系統(tǒng)模塊得到的溫度圖表進行處理，有限元分析模塊把處理好的溫 度圖表進行計算處理，最后通過火災損傷評估模塊快速判定火災后建筑安全情況。
下面結合圖2進一步說明數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊把火災仿真系統(tǒng)模塊得到 的溫度數(shù)據(jù)進行進一步處理，具體地，首先在excel表格中，把每個時間段的最高溫度提取 出來，整理后的溫度需要進一步整理，把每個位置的溫度整理成橫坐標是時間縱坐標是溫 度的圖表；然后繼續(xù)對所有溫度圖表進行整理，整理成各個時間段的溫度圖表，整理成每 個時間段的橫坐標是位置縱坐標是溫度的圖表，以便于有限元分析模塊的進一步計算處 理。
下面結合圖1和圖2對整個評定系統(tǒng)進行綜述。所述評定系統(tǒng)首先對整個火災場 景進行現(xiàn)場勘測，對整個火災場景物體布置做一個精確測量記錄，便于后續(xù)的火災仿真以 及有限元分析，然后對火災后建筑進行火災仿真，實現(xiàn)火災再現(xiàn)以及各種煙、氣等濃度的測 量，火災仿真中的溫度會以excel表格的形式輸出，對數(shù)據(jù)進行第一次處理，把火災過程分 成幾個時間段，提取出對應位置的每個時間段的最高溫度，然后繼續(xù)對溫度表進行第二次 處理，整理成每個時間段的對應位置的最高溫度，然后進行有限元建模，把火災模擬中所測 得的溫度精確的對應施加到有限元模型中，進行分析，把得到的應力、應變以及溫度場的變 化情況進行分析，根據(jù)“混凝土性質以及混凝土損傷國家評定標準”進行損傷評估，如果安 全則停止分析，如果不安全則重復上述excel表格數(shù)據(jù)處理和有限元分析，重新劃分時間 載荷步，鑒于目前計算機性能和事故分析效率，把最小時間載荷步劃分到I秒，直到建筑損 傷評估出現(xiàn)合理結果，
以下是上海市某洗衣店火災分析過程。
對火災事故進行現(xiàn)場調查記錄，整個火災時間500秒，進行火災再現(xiàn)模擬，得到整 個火災過程的煙、氣濃度變化以及整個火災過程的溫度變化，把火災過程分成20個載荷 步，每個載荷步25秒時間，提取出火災仿真得到溫度場的每個時間段的最高溫度，每個時 間段的最高溫度施加到有限元模型中，以載荷步的形式對火災事故進行分析，得到應力應 變情況，然后對火災事故進行損傷評估，損傷程度順序包括混凝土樓板評估，梁評估，柱評 估，并根據(jù)應力、應變情況進一步對整體結構性能進行評估鑒定，最后判定此次火災后建筑結構處于安全狀態(tài)，可以繼續(xù)使用。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述 。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
權利要求
1.一種火災后建筑損傷評定方法，其特征在于，包括如下驟 步驟1:對火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括結構數(shù)據(jù)、以及物體擺放位置數(shù)據(jù)； 步驟2 :根據(jù)所述火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)對火災現(xiàn)場建模，對火災現(xiàn)場進行火災模擬得到火災模擬結果，實現(xiàn)火災重現(xiàn)，并對整個火災過程的溫度、煙、氣進行測算； 步驟3 :對火災模擬結果進行分析處理，具體地，將整個火災時間分成多個時間段，獲取第一數(shù)據(jù)，其中，所述第一數(shù)據(jù)記載了每個現(xiàn)場位置在各個所述時間段內的最高溫度；根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)獲取第二數(shù)據(jù)，其中，所述第二數(shù)據(jù)記載了每個所述時間段內各個所述現(xiàn)場位置的最高溫度； 步驟4:建立有限元模型，將所述第二數(shù)據(jù)施加到有限元模型中進行有限元分析得到有限元分析結果，其中，所述分析結果包括應力、應變以及溫度場的變化情況； 步驟5 :如果根據(jù)所述步驟4中的有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果為安全，則停止分析；如果根據(jù)所述步驟4中的有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果為不安全，若所述時間段的時間跨度等于最小時間跨度閾值，則停止分析，否則，則返回所述步驟3繼續(xù)執(zhí)行，其中，所述步驟3每次執(zhí)行均將整個火災時間重新劃分為時間跨度更小的時間段。
2.根據(jù)權利要求1所述的火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)為針對每個所述現(xiàn)場位置的橫坐標是時間縱坐標是溫度的圖表。
3.根據(jù)權利要求1所述的火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，其特征在于，所述第二數(shù)據(jù)為針對每個所述時間段的橫坐標是位置縱坐標是溫度的圖表。
4.一種火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，其特征在于，包括如下裝置 火災仿真系統(tǒng)模塊，用于根據(jù)火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)對火災現(xiàn)場建模，對火災現(xiàn)場進行火災模擬得到火災模擬結果，實現(xiàn)火災重現(xiàn)，并對整個火災過程的溫度、煙、氣進行測算，其中，所述火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括結構數(shù)據(jù)、以及物體擺放位置數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理模塊，用于對火災模擬結果進行分析處理，具體地，將整個火災時間分成多個時間段，獲取第一數(shù)據(jù)，其中，所述第一數(shù)據(jù)記載了每個現(xiàn)場位置在各個所述時間段內的最高溫度；根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)獲取第二數(shù)據(jù)，其中，所述第二數(shù)據(jù)記載了每個所述時間段內各個所述現(xiàn)場位置的最高溫度； 有限元分析模塊，用于將所述第二數(shù)據(jù)施加到有限元模型中進行有限元分析得到有限元分析結果，其中，所述分析結果包括應力、應變以及溫度場的變化情況； 火災損傷評估模塊，用于根據(jù)所述有限元結果進行安全評估，其中如果根據(jù)所述有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結果為安全，則停止分析；如果根據(jù)所述有限元分析結果的火災后建筑損傷評估結構為不安全，若所述時間段的時間跨度等于最小時間跨度閾值，則停止分析，否則，則觸發(fā)所述數(shù)據(jù)處理模塊繼續(xù)執(zhí)行，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊每次執(zhí)行均將整個火災時間重新劃分為時間跨度更小的時間段。
5.根據(jù)權利要求4所述的火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)為針對每個所述現(xiàn)場位置的橫坐標是時間縱坐標是溫度的圖表。
6.根據(jù)權利要求4所述的火災后建筑損傷評定系統(tǒng)，其特征在于，所述第二數(shù)據(jù)為針對每個所述時間段的橫坐標是位置縱坐標是溫度的圖表。
全文摘要
本發(fā)明提供一種火災后建筑損傷評定方法，包括步驟步驟1對火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集；步驟2根據(jù)所述火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)對火災現(xiàn)場建模，對火災現(xiàn)場進行火災模擬得到火災模擬結果；步驟3對火災模擬結果進行分析處理；步驟4建立有限元模型，將所述第二數(shù)據(jù)施加到有限元模型中進行有限元分析得到有限元分析結果；步驟5對有限元結果進行安全評估。還提供相應的系統(tǒng)。本發(fā)明可廣泛應用于建筑火災再現(xiàn)以及建筑結構火災后的安全設計的實踐中，不僅可以提高建筑火災再現(xiàn)的準確性和可靠性，還可以大大節(jié)省建筑火災再現(xiàn)以及結構安全設計的時間和經費。因此，具有重要的理論指導意義和實用價值。
文檔編號G01N33/00GK103063808SQ20121056769
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權日2012年12月24日
發(fā)明者李超, 楊培中, 陳德戶, 姚光耀 申請人:上海交通大學