[发明专利]一种火灾中钢结构坍塌概率评估方法

权利要求书

1.一种火灾中钢结构坍塌概率评估方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一、确定随机性因素的概率分布函数：根据高大空间建筑火灾的随机性所遵循的统计规律，确定建筑物内火灾随机性因素及其分布函数，进而构建随机性因素的概率分布函数；

步骤二、设计随机性火灾场景：采用拉丁超立方方法对随机性因素进行拉丁超立方抽样，并用概率密度函数描述随机性因素的不确定性，从而确定建筑火灾可能出现的所有随机性火灾场景组，对输出结果进行统计分析后给出输出结果的统计特征，从而定量地描述确定的火灾场景组分布情况；

步骤三、构建钢结构失稳概率模型：在已知火灾下大跨度钢结构失效概率情况下，构建其失稳概率模型表述为：

其中，i＝1,2,3....,n表示进行的n次抽样；当反之，其中，表示钢结构稳定性极限函数模型，N为抽样模拟总数，是抽样样本；

步骤四、钢结构坍塌临界温度确定：根据步骤三中所涉及的钢结构稳定性极限函数G(X)对钢结构稳定性进行判断；公式G(X)表达式为：

其中，T_m是钢结构某点最高温度且单位为℃，T_d是钢结构构件失去稳定性的临界温度且单位为℃，μ₀是钢结构利用率；

步骤五、自然火灾下大跨度钢结构构件温度场计算，过程如下：

步骤501、建立钢结构热平衡方程：将钢结构视为黑体结构，从而建立钢结构热平衡方程：

用于计算钢结构的净热通量；其中，V_s是钢构件的体积且单位为m³，ρ_s是钢构件的密度且单位为kg·m^-3，C_s是钢构件的比热且单位为J/(kg·℃)，T_s是钢构件的温度且单位为℃；t是时间；

步骤502、钢结构净吸收热计算：钢结构净吸收热表示为：

Q_s＝(Q_gr+Q_fr+Q_sc)ε_s

其中，ε_s为净吸收热校正因子，Q_gr为烟气辐射热且单位为kW，Q_fr为火焰辐射热且单位为kW，Q_sc为烟气对流热且单位为kW；

步骤503、钢结构温升计算：得出钢结构温升计算公式：

其中，ΔT为钢结构构件的温度增量且单位为℃，Δt是火灾发生后的时间增量且单位为s，σ₀是斯特凡波兹曼常数5.67×10^-8W/m²·K⁴，α_c是对流换热系数，ε_g是烟气有效辐射率，T_g是烟气温度且单位为℃，F_s是每米钢结构的表面积且单位为m²，γ是形状因子，α_g是烟气吸收率，Q是火源热释放速率且单位为kW，D是火源表面的当量直径且单位为m，R是相距起火点的距离且单位为m；

通过公式计算得出钢结构在受火灾情况下温度变化趋势；

步骤六、钢结构构件失效概率确定：将建筑实际参数，代入式(18)中计算钢结构温升情况，继而判断钢结构稳定性。

2.按照权利要求1中所述的火灾中钢结构坍塌概率评估方法，其特征在于：在钢结构承载力范围内，钢结构某点的临界温度不小于该点的最高温度。

3.按照权利要求1中所述的火灾中钢结构坍塌概率评估方法，其特征在于：步骤四中所涉及到的μ₀＝E_fi,d/R_fi,d,0，其中E_fi,d是建筑初期设计对消防设计的影响情况，R_fi,d,0是在t＝0时刻钢结构构件的抗火能力。