专利名称：火灾后建筑损伤评定方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数值模拟火灾系统，尤其是一种火灾后数值模拟损伤评定系统，具体涉及火灾后建筑损伤评定方法及系统。
背景技术：
近年来,建筑火灾发生频繁,不但造成重大的人员和财产损失，也造成建筑物结构的重大损伤，甚至坍塌。如果不对火灾后事故建筑安全评定，将不能确定是否可以继续使用，如果直接重建或者拆除也将费浪费大量人力财力，因此，火灾后建筑损伤评定越来越重要。火灾仿真软件已经越来越成熟，它对整个火灾过程再现以及火灾过程的气体量变化都可以检测，但是还存在很多缺陷，对火灾建筑的结构性能测试还不是很完善。主要存在以下缺陷第一、不能对建筑结构内部应力变化做出判定。第二、不能对建筑微观变形做出判定。火灾损伤评估虽然有一定发展,但是传统的损伤评估存在以下问题第一、可能对建筑结构造成二次物理损伤。第二、对整体建筑结构性能不能做出相对准确的评估。

发明内容
针对现有技术的以上缺陷和问题，本发明的目的在于提供一种科学、合理、高效的火灾后建筑损伤评定方法及系统，该系统能够广泛应用于建筑火灾再现以及建筑结构火灾后的安全设计的实践中，以大大节省建筑火灾再现以及结构安全设计的时间和经费。本发明提出一种火灾损伤整体以及内部性能火灾后建筑损伤评定系统，以快速对火灾后建筑性能做出评定。根据本发明的一个方面，提供一种火灾后建筑损伤评定方法，包括如下步骤步骤1:对火灾现场数据进行采集，火灾现场数据包括结构数据、以及物体摆放位置数据；步骤2 :根据所述火灾现场数据对火灾现场建模，对火灾现场进行火灾模拟得到火灾模拟结果，实现火灾重现，并对整个火灾过程的温度、烟、气进行测算；步骤3 :对火灾模拟结果进行分析处理，具体地，将整个火灾时间分成多个时间段，获取第一数据，其中，所述第一数据记载了每个现场位置在各个所述时间段内的最高温度；根据所述第一数据获取第二数据，其中，所述第二数据记载了每个所述时间段内各个所述现场位置的最高温度；步骤4:建立有限元模型，将所述第二数据施加到有限元模型中进行有限元分析得到有限元分析结果，其中，所述分析结果包括应力、应变以及温度场的变化情况；步骤5 :如果根据所述步骤4中的有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果为安全，则停止分析；如果根据所述步骤4中的有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果 为不安全，若所述时间段的时间跨度等于最小时间跨度阈值，则停止分析，否则，则返回所 述步骤3继续执行，其中，所述步骤3每次执行均将整个火灾时间重新划分为时间跨度更小 的时间段。
优选地，所述第一数据为针对每个所述现场位置的横坐标是时间纵坐标是温度的 图表。
优选地，所述第二数据为针对每个所述时间段的横坐标是位置纵坐标是温度的图表。
根据本发明的另一个方面，提供一种火灾后建筑损伤评定系统，包括如下装置
火灾仿真系统模块，用于根据火灾现场数据对火灾现场建模，对火灾现场进行火 灾模拟得到火灾模拟结果，实现火灾重现，并对整个火灾过程的温度、烟、气进行测算，其 中，所述火灾现场数据包括结构数据、以及物体摆放位置数据；
数据处理模块，用于对火灾模拟结果进行分析处理，具体地，将整个火灾时间分成 多个时间段，获取第一数据，其中，所述第一数据记载了每个现场位置在各个所述时间段内 的最高温度；根据所述第一数据获取第二数据，其中，所述第二数据记载了每个所述时间段 内各个所述现场位置的最高温度；
有限元分析模块，用于将所述第二数据施加到有限元模型中进行有限元分析得到 有限元分析结果，其中，所述分析结果包括应力、应变以及温度场的变化情况；
火灾损伤评估模块，用于根据所述有限元结果进行安全评估，其中如果根据所述 有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果为安全，则停止分析；如果根据所述有限元分 析结果的火灾后建筑损伤评估结构为不安全，若所述时间段的时间跨度等于最小时间跨度 阈值，则停止分析，否则，则触发所述数据处理模块继续执行，其中，所述数据处理模块每次 执行均将整个火灾时间重新划分为时间跨度更小的时间段。
优选地，所述第一数据为针对每个所述现场位置的横坐标是时间纵坐标是温度的 图表。
优选地，所述第二数据为针对每个所述时间段的横坐标是位置纵坐标是温度的图表。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
(I)在处理温度的过程中考虑了下一步的有限元分析，最终整理成在某个时间段， 即有限元分析中的某个载荷步，对应的位置的温度，便于有限元分析模块的计算分析。
(2)在查看有限元分析结果时，根据混凝土本身特性以及“混凝土性质以及混凝土 损伤国家评定标准”快速判定火灾后建筑安全情况，并应用判断循环式判定方法来对火灾 后建筑进行安全判定，直到得到相对精确合理的结果停止分析。
(3)可在公共安全领域及建筑领域应用于爆炸、地震等冲击波对建筑结构损伤的 数值模拟。
(4)可广泛应用于建筑火灾再现以及建筑结构火灾后的安全设计的实践中，不仅 可以提高建筑火灾再现的准确性和可靠性，还可以大大节省建筑火灾再现以及结构安全设 计的时间和经费。因此，具有重要的理论指导意义和实用价值。


通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显
图1为根据本发明提供的火灾后建筑损伤评定系统的整体模块示意图2为图1所示数据处理模块的具体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
图1示出所述火灾后建筑损伤评定系统的各个主要模块，具体地，首先，火灾仿真 系统模块根据现场采集的数据对火灾进行仿真再现，并得到各个位置的温度图表。然后数 据处理模块对火灾仿真系统模块得到的温度图表进行处理，有限元分析模块把处理好的温 度图表进行计算处理，最后通过火灾损伤评估模块快速判定火灾后建筑安全情况。
下面结合图2进一步说明数据处理模块。数据处理模块把火灾仿真系统模块得到 的温度数据进行进一步处理，具体地，首先在excel表格中，把每个时间段的最高温度提取 出来，整理后的温度需要进一步整理，把每个位置的温度整理成横坐标是时间纵坐标是温 度的图表；然后继续对所有温度图表进行整理，整理成各个时间段的温度图表，整理成每 个时间段的横坐标是位置纵坐标是温度的图表，以便于有限元分析模块的进一步计算处 理。
下面结合图1和图2对整个评定系统进行综述。所述评定系统首先对整个火灾场 景进行现场勘测，对整个火灾场景物体布置做一个精确测量记录，便于后续的火灾仿真以 及有限元分析，然后对火灾后建筑进行火灾仿真，实现火灾再现以及各种烟、气等浓度的测 量，火灾仿真中的温度会以excel表格的形式输出，对数据进行第一次处理，把火灾过程分 成几个时间段，提取出对应位置的每个时间段的最高温度，然后继续对温度表进行第二次 处理，整理成每个时间段的对应位置的最高温度，然后进行有限元建模，把火灾模拟中所测 得的温度精确的对应施加到有限元模型中，进行分析，把得到的应力、应变以及温度场的变 化情况进行分析，根据“混凝土性质以及混凝土损伤国家评定标准”进行损伤评估，如果安 全则停止分析，如果不安全则重复上述excel表格数据处理和有限元分析，重新划分时间 载荷步，鉴于目前计算机性能和事故分析效率，把最小时间载荷步划分到I秒，直到建筑损 伤评估出现合理结果，
以下是上海市某洗衣店火灾分析过程。
对火灾事故进行现场调查记录，整个火灾时间500秒，进行火灾再现模拟，得到整 个火灾过程的烟、气浓度变化以及整个火灾过程的温度变化，把火灾过程分成20个载荷 步，每个载荷步25秒时间，提取出火灾仿真得到温度场的每个时间段的最高温度，每个时 间段的最高温度施加到有限元模型中，以载荷步的形式对火灾事故进行分析，得到应力应 变情况，然后对火灾事故进行损伤评估，损伤程度顺序包括混凝土楼板评估，梁评估，柱评 估，并根据应力、应变情况进一步对整体结构性能进行评估鉴定，最后判定此次火灾后建筑结构处于安全状态，可以继续使用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述 。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种火灾后建筑损伤评定方法，其特征在于，包括如下骤 步骤1:对火灾现场数据进行采集，火灾现场数据包括结构数据、以及物体摆放位置数据； 步骤2 :根据所述火灾现场数据对火灾现场建模，对火灾现场进行火灾模拟得到火灾模拟结果，实现火灾重现，并对整个火灾过程的温度、烟、气进行测算； 步骤3 :对火灾模拟结果进行分析处理，具体地，将整个火灾时间分成多个时间段，获取第一数据，其中，所述第一数据记载了每个现场位置在各个所述时间段内的最高温度；根据所述第一数据获取第二数据，其中，所述第二数据记载了每个所述时间段内各个所述现场位置的最高温度； 步骤4:建立有限元模型，将所述第二数据施加到有限元模型中进行有限元分析得到有限元分析结果，其中，所述分析结果包括应力、应变以及温度场的变化情况； 步骤5 :如果根据所述步骤4中的有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果为安全，则停止分析；如果根据所述步骤4中的有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果为不安全，若所述时间段的时间跨度等于最小时间跨度阈值，则停止分析，否则，则返回所述步骤3继续执行，其中，所述步骤3每次执行均将整个火灾时间重新划分为时间跨度更小的时间段。
2.根据权利要求1所述的火灾后建筑损伤评定系统，其特征在于，所述第一数据为针对每个所述现场位置的横坐标是时间纵坐标是温度的图表。
3.根据权利要求1所述的火灾后建筑损伤评定系统，其特征在于，所述第二数据为针对每个所述时间段的横坐标是位置纵坐标是温度的图表。
4.一种火灾后建筑损伤评定系统，其特征在于，包括如下装置 火灾仿真系统模块，用于根据火灾现场数据对火灾现场建模，对火灾现场进行火灾模拟得到火灾模拟结果，实现火灾重现，并对整个火灾过程的温度、烟、气进行测算，其中，所述火灾现场数据包括结构数据、以及物体摆放位置数据； 数据处理模块，用于对火灾模拟结果进行分析处理，具体地，将整个火灾时间分成多个时间段，获取第一数据，其中，所述第一数据记载了每个现场位置在各个所述时间段内的最高温度；根据所述第一数据获取第二数据，其中，所述第二数据记载了每个所述时间段内各个所述现场位置的最高温度； 有限元分析模块，用于将所述第二数据施加到有限元模型中进行有限元分析得到有限元分析结果，其中，所述分析结果包括应力、应变以及温度场的变化情况； 火灾损伤评估模块，用于根据所述有限元结果进行安全评估，其中如果根据所述有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结果为安全，则停止分析；如果根据所述有限元分析结果的火灾后建筑损伤评估结构为不安全，若所述时间段的时间跨度等于最小时间跨度阈值，则停止分析，否则，则触发所述数据处理模块继续执行，其中，所述数据处理模块每次执行均将整个火灾时间重新划分为时间跨度更小的时间段。
5.根据权利要求4所述的火灾后建筑损伤评定系统，其特征在于，所述第一数据为针对每个所述现场位置的横坐标是时间纵坐标是温度的图表。
6.根据权利要求4所述的火灾后建筑损伤评定系统，其特征在于，所述第二数据为针对每个所述时间段的横坐标是位置纵坐标是温度的图表。
全文摘要
本发明提供一种火灾后建筑损伤评定方法，包括步骤步骤1对火灾现场数据进行采集；步骤2根据所述火灾现场数据对火灾现场建模，对火灾现场进行火灾模拟得到火灾模拟结果；步骤3对火灾模拟结果进行分析处理；步骤4建立有限元模型，将所述第二数据施加到有限元模型中进行有限元分析得到有限元分析结果；步骤5对有限元结果进行安全评估。还提供相应的系统。本发明可广泛应用于建筑火灾再现以及建筑结构火灾后的安全设计的实践中，不仅可以提高建筑火灾再现的准确性和可靠性，还可以大大节省建筑火灾再现以及结构安全设计的时间和经费。因此，具有重要的理论指导意义和实用价值。
文档编号G01N33/00GK103063808SQ20121056769
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者李超, 杨培中, 陈德户, 姚光耀 申请人:上海交通大学