基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统的制作方法

文档序号:6634796
基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,包括:基于后台服务器建立的火灾后钢结构损伤数据库、火灾后钢结构剩余承载力计算系统与火灾后钢结构安全性鉴定系统;基于移动设备建立的现场数据快速采集系统以及使该现场数据快速采集系统与后台服务器无线双向连接的无线通信传输系统。本发明可快速采集现场构件数据,并通过损伤数据库,剩余承载力计算系统与安全性鉴定系统,通过定量分析与定性分析,对各级指标进行逐级递推运算,自动确定火灾后钢结构损伤、安全等级,形成火灾后钢结构损伤、安全评估结果。
【专利说明】基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统

【技术领域】
[0001] 本发明属于钢结构工程【技术领域】,涉及一种直接应用于火灾后钢结构检测或鉴定 的基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统。

【背景技术】
[0002] 钢结构因其自重轻、强度高、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短、综合经济效 益好等优点,已被广泛应用到建筑结构中。然而,由于钢材的材料性能对温度影响较为敏 感,一旦发生火灾,钢结构轻则破坏、重则坍塌。对于受火而未坍塌的钢结构,其主要受力构 件的钢材屈服强度会有不同程度的降低,但一般不会超过20%,单个构件的剩余承载力还 是很大的。所以对于受火而未坍塌的钢结构,一般通过适当的加固措施恢复建筑物的使用 功能,往往是最佳的处置方案,由此带来的经济效益是最显著的。因此,对火灾后钢结构工 程进行损伤评估意义重大,影响深远。
[0003] 目前国内对于火灾后钢结构损伤识别、安全性评估,尚无公认的标准化理论和方 法,虽然有《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)可供参考,但由于其涉及钢结构的 内容偏少、不够全面,实践中主要凭借专家经验判断。
[0004] 火灾后钢结构损伤识别、安全性评估一般包含以下内容:
[0005] (1)火场温度确定。火灾后钢结构损伤识别的前提是确定火场温度,目前火场温度 主要有根据IS0-834标准升温曲线推定、根据火场残留物推定、根据钢材的微观分析推定、 根据材料残余强度推定、根据钢材硬度推定、根据金属表面热变色推定、根据构件受损特征 推定等几种。以上方法中,根据IS0-834标准升温曲线推定,属于理论推算,实践表明误差 较大;其他方法存在共同问题,即均需深入火灾现场提取必要材料信息,一方面火场情况复 杂、操作困难,另一方面也为检测人员带来安全隐患。
[0006] (2)火灾后钢结构构件损伤识别。一般地,火灾后钢结构构件损伤识别分为外观 损伤、变形、剩余承载力三个层面。当火灾发生后,火场内部情况复杂,结构随时存在倒塌风 险,因此,对构件外观损伤、变形情况进行准确评估,难度较大,现场工作量繁重。另外,火灾 后钢结构构件剩余承载力目前尚无任何规范予以明确规定,只是在《火灾后建筑结构鉴定 标准》(CECS252:2009)中模糊地提到"火灾后结构构件的抗力,在考虑火灾作用对结构材料 性能、结构受力性能的不利影响后,可按照现行设计规范和标准的规定进行验算分析",实 践中缺乏统一标准。
[0007] (3)火灾后钢结构安全性评估。《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252:2009)对于 火灾后钢结构构件安全性评估作了规定,但对于结构整体安全性评级,该标准没有涉及。由 于火灾对钢结构的损伤具有特殊性和不确定性,因此,在对钢结构整体安全性进行评估过 程中,现场数据采集多为人工记录,强度大、容错性较低,后期评估缺乏统一标准,计算分析 往往带有人为主观经验判断,难以形成科学、统一的评判结果。


【发明内容】

[0008] 为了解决上述的技术问题,本发明提出了基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤 评估系统。
[0009] 本发明是这样实现的:基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,包括 有:
[0010] 现场数据快速采集系统,用于采集火灾后钢结构现场构件数据;
[0011] 基于后台服务器建立的火灾后钢结构损伤数据库、火灾后钢结构剩余承载力计算 系统以及火灾后钢结构安全性鉴定系统;
[0012] 无线通讯传输系统,使所述现场数据快速采集系统与所述后台服务器相无线通讯 连接,将所述现场数据快速采集系统采集的火灾后钢结构现场构件数据同步转换识别为默 认的信息后传送到所述火灾后钢结构损伤数据库,并自动按预置方法进行火灾后钢结构剩 余承载力计算、对剩余构件承载力安全性评级以及火灾后钢结构安全性鉴定,自动确定火 灾后钢结构损伤程度、安全等级。
[0013] 其中,所述火灾后钢结构损伤数据库包括有:
[0014] 构件防火保护层受损特征数据库,并根据构件防火保护层受损特征确定相应损伤 等级;
[0015] 构件残余变形与撕裂特征数据库,并根据构件残余变形与撕裂特征确定相应损伤 等级;
[0016] 构件局部屈曲与扭曲特征数据库,并根据构件局部屈曲与扭曲特征确定相应损伤 等级;
[0017] 构件整体变形特征数据库,并根据构件整体变形特征确定相应损伤等级;
[0018] 连接节点受损特征数据库,按照涂装与防火涂层、连接板残余变形与撕裂、焊缝撕 裂与螺栓滑移及变形三个子项建立,并根据构件连接节点受损特征确定相应损伤等级;
[0019] 火灾后钢结构微观分析数据库,根据过火后钢材魏氏组织、马氏体金相变化情况 建立,并根据过火后钢材魏氏组织、马氏体金相变化特征确定相应损伤等级;
[0020] 火场温度推定系统,根据IS0834标准升温曲线、火场残留物特征、钢材的微观分 析、材料残余强度、钢材硬度、金属表面热变色、构件受损特征建立;
[0021] 所述损伤等级分为IIa、IIb、III、IV四级。
[0022] 所述火灾后钢结构剩余承载力计算系统,通过在现有钢结构构件验算公式中引入 火灾后钢材的强度折减系数nT,火灾后构件抗力分项系数Yt建立,用于按预置方法进行 轴心拉、压构件强度验算、轴心受压构件稳定性验算、单轴受弯构件强度验算、单轴受弯构 件稳定性验算、拉弯、压弯构件强度验算、压弯构件稳定性验算,并根据验算结构对火灾后 钢结构剩余构件承载力安全性按预置方法进行评级,分为B、C、D三级。
[0023] 所述火灾后钢结构安全性鉴定系统,用于根据所述火灾后钢结构剩余承载力计算 系统对火灾后钢结构剩余承载力安全性的评级结果以及所述火灾后钢结构损伤数据库确 定的相应的损伤等级对火灾后钢结构安全性进行鉴定评级。
[0024] 所述火灾后钢结构安全性鉴定评级的计算准则如下:
[0025] (1)火灾后钢结构构件安全性等级分IIa、IIb、III、IV四级;
[0026] (2)火灾后钢结构安全性等级分为B、C、D三级;
[0027] (3)火灾后钢结构安全性等级,按重要构件集和次要构件集中的各构件安全性等 级百分比确定:所述重要构件指柱、梁;所述次要构件指除所述柱、梁外的其他构件;
[0028] 所述重要构件集评级标准如下:
[0029] B级:构件集中不含IV级构件,可含III级构件且含量不多于20% ;
[0030] C级:构件集中含III级构件且含量不多于50%,或含IV级构件且坚向构件含量不 少于10%或水平构件含量不少于15% ;
[0031] D级:构件集中含III级构件且含量多于50%,或含IV级构件且坚向构件含量不少 于10%或水平构件含量不少于15% ;
[0032] 所述次要构件集评级标准如下:
[0033] B级:构件集中不含IV级构件,可含III级构件且含量不多于25% ;
[0034]C级:构件集中含III级构件且含量不多于50%,或含IV级构件且含量少于20%;
[0035]D级:构件集中含III级构件且含量多于50%,或含IV级构件且含量不少于20%;
[0036] 其中,火灾后钢结构的安全性等级,按鉴定单元中重要构件集中的最低等级确定; 当鉴定单元中次要构件集的最低安全性等级比重要构件集的最低安全性等级低二级时,其 安全性等级可按重要构件集的最低安全性等级降一级确定。
[0037] 所述现场数据快速采集系统用于以系统预设的文本信息格式和\或图像格式提 取或采集火灾后现场数据,通过所述无线通讯传输系统实时传送至所述火灾后钢结构损伤 数据库,使所述火灾后钢结构损伤数据库与火灾后现场构件数据同步。
[0038] 所述火灾后现场数据包括火场残留物特征、构件表面损伤、构件变形关键信息。
[0039] 所述现场数据快速采集系统包括现场数据采集装置以及移动设备,所述移动设备 与所述现场数据采集装置双向通信连接,用于将采集的系统预设文本信息格式和\或图像 格式传送至所述现场数据采集装置,再由所述现场数据采集装置通过所述无线通讯传输系 统传送至所述火灾后钢结构损伤数据库。
[0040] 本发明基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,可以实现火灾后现场数 据的快速采集,并传送到火灾后钢结构损伤数据库,由所述火灾后钢结构剩余承载力计算 系统以及火灾后钢结构安全性鉴定系统,根据所述传送现场构件数据,自动按预置方法进 行火灾后钢结构剩余承载力计算,对火灾后钢结构剩余承载力安全性进行评级以及火灾后 钢结构安全性鉴定,自动确定火灾后钢结构损伤程度、安全等级,实现了快速确定火灾后钢 结构损伤程度、安全等级。

【专利附图】

【附图说明】
[0041] 图1是本发明提供的基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统的模型图;
[0042] 图2所示为现场数据快速采集系统采集数据的方法示意图。

【具体实施方式】
[0043] 下面,结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明,但本发明并不局 限于所列的实施例。
[0044] 参见图1所示,本发明所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,包 括有:
[0045] 现场数据快速采集系统,用于采集火灾后钢结构现场构件数据;
[0046] 基于后台服务器建立的火灾后钢结构损伤数据库、火灾后钢结构剩余承载力计算 系统以及火灾后钢结构安全性鉴定系统;
[0047] 无线通讯传输系统,使所述现场数据快速采集系统与所述后台服务器相无线通讯 连接,将所述现场数据快速采集系统采集的火灾后钢结构现场构件数据同步转换识别为默 认的信息后传送到所述火灾后钢结构损伤数据库,并自动按预置方法进行火灾后钢结构剩 余承载力计算、对剩余构件承载力安全性评级以及火灾后钢结构安全性鉴定,自动确定火 灾后钢结构损伤程度、安全等级。
[0048] 本发明通过现场数据快速采集系统通过无线通讯传输系统将采集的火灾后现场 构件数据同步转换为系统可识别的数据格式后传送至所述火灾后钢结构损伤数据库,由火 灾后钢结构剩余承载力计算系统以及火灾后钢结构安全性鉴定系统根据采集的火灾后钢 结构现场构件数据,按预置方法进行火灾后钢结构剩余承载力计算,对火灾后钢结构剩余 承载力进行评级以及火灾后钢结构安全性鉴定,确定火灾后钢结构损伤程度、安全等级,实 现了对火灾后钢结构的智能化快速评估,而且提高了评估结构的准确性以及精确性。
[0049] 所述火灾后钢结构损伤数据库包括有:
[0050] 1)构件防火保护层受损特征数据库,该构件防火保护层受损特征数据库根据构件 防火保护层受损特征确定相应的损伤等级,如IIa、IIb、III、IV等,件防火保护层受损伤等 级确定标准可参考如下表1所示进行:
[0051]

【权利要求】
1. 基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在于,包括有: 现场数据快速采集系统,用于采集火灾后钢结构现场构件数据; 基于后台服务器建立的火灾后钢结构损伤数据库、火灾后钢结构剩余承载力计算系统 以及火灾后钢结构安全性鉴定系统; 无线通讯传输系统,使所述现场数据快速采集系统与所述后台服务器相无线通讯连 接,将所述现场数据快速采集系统采集的火灾后钢结构现场构件数据同步转换识别为默认 的信息后传送到所述火灾后钢结构损伤数据库,并自动按预置方法进行火灾后钢结构剩余 承载力计算、对剩余构件承载力安全性评级以及火灾后钢结构安全性鉴定,自动确定火灾 后钢结构损伤程度、安全等级。
2. 根据权利要求1所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在 于,所述火灾后钢结构损伤数据库包括有: 构件防火保护层受损特征数据库,并根据构件防火保护层受损特征确定相应损伤等 级; 构件残余变形与撕裂特征数据库,并根据构件残余变形与撕裂特征确定相应损伤等 级; 构件局部屈曲与扭曲特征数据库,并根据构件局部屈曲与扭曲特征确定相应损伤等 级; 构件整体变形特征数据库,并根据构件整体变形特征确定相应损伤等级; 连接节点受损特征数据库,按照涂装与防火涂层、连接板残余变形与撕裂、焊缝撕裂与 螺栓滑移及变形三个子项建立,并根据构件连接节点受损特征确定相应损伤等级; 火灾后钢结构微观分析数据库,根据过火后钢材魏氏组织、马氏体金相变化建立,并根 据过火后钢材魏氏组织、马氏体金相变化特征确定相应损伤等级; 火场温度推定系统,根据ISO-834标准升温曲线、火场残留物特征、钢材的微观分析、 材料残余强度、钢材硬度、金属表面热变色、构件受损特征建立; 所述损伤等级分为II a、II b、III、IV四级。
3. 根据权利要求1或2所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征 在于,所述火灾后钢结构剩余承载力计算系统,通过在现有钢结构构件验算公式中引入火 灾后钢材的强度折减系数nT,火灾后构件抗力分项系数YT建立,用于按预置方法进行轴 心拉、压构件强度验算、轴心受压构件稳定性验算、单轴受弯构件强度验算、单轴受弯构件 稳定性验算、拉弯、压弯构件强度验算、压弯构件稳定性验算,并根据验算结果对火灾后钢 结构剩余构件承载力安全性按预置方法进行评级,分为B、C、D三级。
4. 根据权利要求3所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在 于,所述火灾后钢结构安全性鉴定系统,用于根据所述火灾后钢结构剩余承载力计算系统 对火灾后钢结构剩余承载力安全性的评级结果以及所述火灾后钢结构损伤数据库确定的 损伤等级对火灾后钢结构安全性进行鉴定评级。
5. 根据权利要求4所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在 于,所述火灾后钢结构安全性鉴定评级的计算准则如下: (1) 火灾后钢结构构件安全性等级分为II a、II b、III、IV四级; (2) 火灾后钢结构安全性等级分为B、C、D三级; (3)火灾后钢结构安全性等级,按重要构件集和次要构件集中的各构件安全性等级百 分比确定:所述重要构件指柱、梁;所述次要构件指除所述柱、梁外的其他构件; 所述重要构件集评级标准如下: B级:构件集中不含IV级构件,可含III级构件且含量不多于20% ; C级:构件集中含III级构件且含量不多于50%,或含IV级构件且坚向构件含量不少于 10%或水平构件含量不少于15% ; D级:构件集中含III级构件且含量多于50%,或含IV级构件且坚向构件含量不少于 10%或水平构件含量不少于15% ; 所述次要构件集评级标准如下: B级:构件集中不含IV级构件,可含III级构件且含量不多于25% ; C级:构件集中含III级构件且含量不多于50%,或含IV级构件且含量少于20% ; D级:构件集中含III级构件且含量多于50%,或含IV级构件且含量不少于20% ;其中, 火灾后钢结构的安全性等级,按鉴定单元中重要构件集中的最低等级确定;当鉴定单元中 次要构件集的最低安全性等级比重要构件集的最低安全性等级低二级时,其安全性等级可 按重要构件集的最低安全性等级降一级确定。
6. 根据权利要求1所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在 于,所述现场数据快速采集系统用于以系统预设的文本信息格式和\或图像格式提取或采 集所述火灾后钢结构现场构件数据,经所述无线通讯传输系统实时传送至所述火灾后钢结 构损伤数据库,使所述火灾后钢结构损伤数据库与火灾后现场构件数据同步。
7. 根据权利要求1或6所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征 在于,所述现场数据快速采集系统包括现场数据采集装置以及移动设备,所述移动设备与 所述现场数据采集装置双向通信连接,用于将采集的系统预设的文本信息格式和\或图像 格式传送至所述现场数据采集装置后,再由所述现场数据采集装置通过所述无线通讯传输 系统传送至所述火灾后钢结构损伤数据库。
8. 根据权利要求1所述基于移动无线技术的火灾后钢结构损伤评估系统,其特征在 于,所述火灾后钢结构现场构件数据包括火场残留物特征、构件表面损伤、构件变形关键信 肩、。
【文档编号】G06F19/00GK104361240SQ201410662841
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】刘育民, 左勇志, 马月坤, 李真真, 宋佳, 鲁巧稚, 宋慧杰, 莒运奇, 董立曼, 李博天, 刘亚坤, 马德云, 南锟, 邹林亥, 孙迪, 刘云龙, 李超, 石岩 申请人:北京市建筑工程研究院有限责任公司
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