氣承式膜結構緊急情況人員疏散逃生泄氣分析方法研究

《氣承式膜結構緊急情況人員疏散逃生泄氣分析方法研究》是依託上海交通大學，由龔景海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氣承式膜結構緊急情況人員疏散逃生泄氣分析方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔景海
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目擬採用向量式有限元與傳統非線性有限元相結合的方法，通過理論分析、試驗研究、程式開發等手段對緊急情況下人員疏散逃生時氣承式膜結構泄氣分析方法進行系統研究，建立氣承式膜結構緊急情況下人員疏散逃生時泄氣分析模型，實現氣承式膜結構在應急門打開後泄氣倒塌全過程模擬，研究常用柱面、球面氣承式膜結構倒塌模式，揭示此類結構泄氣倒塌的演變機理及共性規律；探討氣承式膜結構的泄氣時間隨充氣氣壓、膜材屬性、屋面重量、門口尺寸、工程密封質量等相關參數的變化關係，建立氣承式膜結構泄氣時間的簡化計算方法；結合大量實際工程，以泄氣速率為依據提出適用於我國國情的氣承式膜結構質量評價方法。本項目的完成不僅可以豐富完善氣承式膜結構分析設計理論，研究成果還可以套用於我國《膜結構技術規程》中，提出氣承式膜結構在緊急情況下人員疏散逃生時間的相關要求與規定，並給出相應的計算方法，建立我國氣承式膜結構工程的質量評價指標與驗收標準。

結題摘要

項目組查閱了氣承式充氣膜結構相關的國內外文獻和現有試驗數據；進行了膜材徑向、緯向單軸拉伸試驗和徑向、緯向不同應力比雙軸拉伸試驗，掌握了膜材基本力學性能及指標，提出了適用於泄氣分析的彈性模量取值方法；通過開展常規氣承式膜結構在不同泄氣面積，初始氣壓、充氣速率，膜面外荷載的泄氣試驗，得到了泄氣倒塌過程中氣壓變化規律及膜面泄氣倒塌進程的頂點位移時程曲線，掌握了氣承式膜結構泄氣過程結構回響的共性規律；對一球形氣膜工程進行了緊急情況下人員疏散逃生演習，考察人員疏散過程中，由於身體對疏散通道的遮擋對泄氣過程的影響規律。 基於經典熱力學理論，建立了氣承式膜結構緊急情況人員疏散逃生的泄氣速率計算公式；在前人研究的基礎上，推導了向量式有限元膜單元基本方程，以及膜材褶皺的處理方法，以此在泄氣分析中採用向量式有限元法進行膜面運動求解，建立了適用於氣承式膜結構泄氣分析的數值模型；通過對各種典型氣承式膜結構進行泄氣倒塌全過程分析及動畫演示，分析了氣承式膜結構在泄氣過程中的力學性能及倒塌機理，為氣承式膜結構應急門設定及鼓風機選取提供參考；提出了考慮膜面荷載、洞口面積、鼓風速率的氣承式膜結構緊急情況人員疏散逃生時間簡化計算方法，用於建立適用於我國國情的氣承式膜結構質量評價體系。 項目取得如下研究成果：項目負責人作為第一完成人獲得2015 年度上海市科技進步二等獎1 項，項目名稱“充氣膜結構新體系分析設計與施工關鍵技術”；已發表科技論文9篇，其中SCI 檢索論文5 篇，另外1 篇SCI 論文處於二審回復階段；培養博士研究生3 名，碩士研究生1 名。本項目的完成完善了氣承式膜結構的分析設計理論，也為其它類型充氣膜結構的分析提供了參考。