钢筋混凝土楼板火灾反应数值计算模型

基于退化壳原理,考虑火灾下板壳截面的不均匀温度场分布而引入分层模型,同时在每分层上考虑材料在不同温度下的热力弹塑性本构关系,建立了火灾下钢筋混凝土板壳结构的有限元数值计算模型。另外,通过全拉格朗日方法考虑了大位移的几何非线性影响。最后通过一钢筋混凝土板在高温下的试验进行了验证,并分析了配筋率和保护层厚度的影响。结果表明:提出的火灾下钢筋混凝土壳单元数值计算模型的计算结果与试验结果吻合较好,可以用来分析火灾下钢筋混凝土框架结构楼板的反应。

矿渣高性能混凝土剪力墙火灾反应试验研究

针对 3榀矿渣高性能混凝土剪力墙模型在预加轴向压力 (轴压比约为 0 .2 )作用下的火灾试验 ,研究了持荷状态下剪力墙的火灾反应与抗火性能 .通过温度 -变形曲线、温度 -压力曲线和温度场的试验研究与对比分析 ,得出了不同迎火面温度、不同受火时间、有无外掺聚丙烯纤维的矿渣高性能混凝土剪力墙的火灾反应特点 ,研究了矿渣高性能混凝土剪力墙的抗火性能 .在火灾作用下 ,高性能混凝土剪力墙表面虽然会发生龟裂、起皮和局部爆裂等现象 ,但仍具有较好的整体性、稳定性和隔热性 ;

钢筋混凝土框架结构火灾反应分析

在钢筋混凝土框架模拟火灾试验和混凝土高温下本构关系试验基础上，根据不稳定热传导理论和非线性直接刚度法，对钢筋混凝土框架在火灾进程中的温度反应和结构反应进行了非线性有限元分析．其中，考虑了钢筋的存在对温度分布的影响以及混凝土和钢筋在高温下的卸载规律对结构内为重分布所起的重要作用和高温瞬时徐变的影响．通过试验结果和理论分析的对比，得出了有益的结论．

网壳结构火灾反应非线性有限元分析

采用欧洲钢结构协会推荐的钢材高温材料模型确定了钢材的弹性模量和极限强度。通过对导热微分方程进行数值求解,确定了结构钢构件内部的温度场。在此基础上,采用非线性有限元方法分析了空间网壳结构的火灾反应。结果表明,在火灾作用下,网壳结构的承载力迅速降低并最终导致结构的倒塌。

基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟

建筑火场模拟方面的软件和结构火灾反应模拟方面的软件均可在各自领域实现很好的模拟,但是在建筑火场和结构火灾反应同步模拟上开发尚不到位。基于Vega的建筑火场与结构火灾反应同步模拟在本文开发的虚拟现实系统中得到实现。该系统是基于火场模拟软件FDS和有限元软件的后处理虚拟现实平台,一方面这两种软件的结果保证了模拟的科学性,另一方面这两种软件的结果又可以同步的在虚拟现实平台上得以展示。同步模拟的相关控制技术将被介绍,一个同步模拟的例子也将被展示。该系统提供了建筑火场与结构火灾反应之间的直观联系,相关技术可用作考虑结构危险程度的建筑火场逃生、扑救等虚拟训练。

钢板-高强混凝土组合剪力墙火灾反应数值模拟

基于ANSYS有限元软件对钢板-高强混凝土组合剪力墙的火灾反应进行了数值模拟,计算所得的温度场和变形与试验结果吻合较好。在此基础上,对墙身厚度、钢板厚度和约束条件这些因素进行了变参数分析。结果表明,在升降温过程中,约束类型和墙身厚度对剪力墙的挠度影响较大。当剪力墙顶部底部采用固定约束时,最大挠度远远小于一端固定约束时的情况。当钢板厚度与混凝土墙厚之比在1/40~1/12之间时,钢板厚度对于剪力墙的温度场和顶点位移未见明显影响。

高性能混凝土深梁火灾反应及火后抗剪性能

设计了C30,C50和C80高性能混凝土深梁试件各3个,先针对其中的2个分别完成了在600℃和800℃高温下的火灾试验。通过对经历温度场、高温后试件的表面颜色、裂缝和完整性的观察,进行了普通混凝土和高性能混凝土深梁在无荷载状态下的火灾反应对比分析。之后对高温后的深梁进行了抗剪性能试验,在与常温下深梁受力性能对比分析的基础上,完成了高温后各深梁的挠度、承载力等抗剪性能的研究。最后通过试验与计算分析对比,建议了高性能混凝土深梁高温后抗剪承载力计算理论模式。

简支梁火灾反应及梁、板灾后剩余承载力试验研究

介绍了一套简单、经济、实用的火灾试验装置,通过试验,对火灾高温中混凝土简支梁的挠度反应以及梁、板灾后剩余承载力进行试验研究,得出了一些结论。

钢筋混凝土结构火灾反应的研究

在火灾的高温作用下,钢筋混凝土材料强度下降,变形增大,刚度减小,甚至发生内力重分布,以致改变结构的破坏机构和极限荷载。从构件和结构温度反应、材料分析、构件分析和结构整体分析四个方面探讨了钢筋混凝土结构的火灾反应。

钢结构火灾反应分析方法的比较

CECS200-2006《建筑钢结构防火技术规范》采取等效作用力方法计算火灾下的结构内力,并给出了受火构件温度内力的计算公式。本文就规范中结构抗火计算方法和有限元数值计算方法,按不同结构抗火计算方法对算例进行对比计算研究。计算结果表明,规范中所给内力公式计算的结果较保守。

ANSYS在建筑结构火灾反应分析中的应用

介绍了ANSYS软件的基本功能,结合建筑结构的火灾反应特点和ANSYS的自身特点,分析了将其用于火灾反应分析的基础,建立了用其进行火灾反应分析的方法;用ANSYS分析了火灾下钢框架整体反应特性,分析结果表明:用ANSYS进行火灾反应分析是可行的、有效的。

基于MSC/Patran的建筑结构火灾反应分析系统研究

为适应建筑特殊设计与分析的需要,研究了整体结构火灾反应分析的系统实现方法,并以MSC/Patran为平台,利用其提供的PCL,结合Fortran语言,通过客户化以及窗体增设等技术开发了建筑结构火灾反应分析系统。系统采用了自开发纤维梁与分层壳单元模型以及结构瞬态热传导分析模块,能够实现火灾下建筑结构火灾反应过程计算与分析,为建筑结构火灾安全设计与分析提供分析工具和参考依据。

预制预应力混凝土空心板火灾反应试验研究

美国密歇根州立大学的研究人员对预制预应力混凝土空心板的耐火性能进行了试验研究。试验考虑了混凝土骨料类型、荷载大小、火灾特点和支撑端约束条件的变化。试验结果表明，混凝土骨料类型、火灾特点、荷载大小和支撑端约束条件对预制预应力混凝土空心板的耐火性能有较大影响。

高性能混凝土框架火灾反应与抗火性能研究

本文从平面框架入手,通过对三榀相同尺寸和相同持荷情况下的单层单跨矿渣高性能混凝土框架结构的火灾试验,研究了高性能混凝土框架结构的火灾反应和抗火性能特点。通过对火灾中框架温度场、位移反应等的分析以及火灾后框架表面裂缝、颜色和残余变形等的对比,分析了不同混凝土强度等级、有无外掺聚丙稀纤维对矿渣高性能混凝土框架结构火灾反应和抗火性能的影响。研究表明,在800℃左右火灾作用下,矿渣高性能混凝土框架结构具有良好的抗火性能,高性能混凝土的强度等级提高对结构火灾破坏前承受变形的能力是有益的;由火灾引起的构件轴向变形和内力重分布导致在梁柱节点存在较大的内力;框架作为超静定结构,梁柱在火灾中的刚度退化情形不一致,对整体结构的抗火性能明显不利;而聚丙稀纤维的掺加增加了火灾中混凝土温度裂缝的产生,但提高了降温时结构的变形恢复能力。

火灾下空间混凝土框架结构的反应分析与模拟

根据作者开发并经过试验验证的纤维梁单元模型和分层壳单元模型,通过考虑他们之间的协调关系,建立了考虑楼板的空间混凝土框架结构火灾反应数值模型,并通过作者开发的火灾反应分析系统RCF ire,实现了整体结构的火灾反应分析。纤维梁单元模型和分层壳单元模型均通过在截面上进行细分,从而考虑了不均匀温度场及材料非线性的影响。通过对一个具体框架火灾反应的分析,探讨了整体结构火灾反应的规律,为结构设计人员提高建筑结构的火灾安全提供参考。

火灾下混凝土结构破坏模拟的纤维梁单元模型

为分析和模拟结构构件在火灾下的失效破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元模型,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。此模型将构件截面划分成多个纤维,从而可以模拟构件截面的不均匀温度场分布以及高温下混凝土材料的开裂、压碎和钢筋屈服等行为。并根据全拉格朗日描述方法,推导了纤维梁单元的切线刚度矩阵,建立了纤维梁单元的增量求解方程。最后,将本文模型的模拟结果和多个具体试验结果进行了分析比较,进一步验证了模型的可靠性。

基于静-动力转换分析方法的火灾引起钢结构连续倒塌性能研究

为研究火灾引起多高层钢结构连续性倒塌的破坏机理以及多高层钢结构在火灾作用下的初始破坏规律，基于ABAQUS预定义场和重启动功能，建立了局部火灾引起多高层钢结构连续倒塌分析的静-动力转换分析方法，运用此分析方法模拟了局部火灾作用下钢结构的破坏过程，重点研究了柱破坏引起多高层钢结构倒塌的初始破坏机理，分析了受火柱约束刚度比和荷载水平对火灾作用下钢结构初始破坏以及对整体结构产生动力效应的影响规律。研究结果表明：静-动力转换分析方法具有可行性；初始破坏的动力放大系数在1．2～1．5之间。

火灾后空间混凝土框架结构的受力性能模拟

为了分析火灾后空间混凝土框架结构损伤、修复和加固后的力学性能,基于纤维单元模型和分层壳单元模型,将梁、柱构件截面划分成多个纤维,将板沿截面厚度方向划分成多个层,可以考虑各个构件截面的不均匀温度场分布以及受火损伤或修复、加固后材料力学性能的变化。以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python脚本语言对其进行二次开发,建立混凝土框架火灾受损分析系统(ASFCF)。进一步以一个多层多跨空间混凝土框架结构为例,利用该系统对框架在受火损伤、修复和加固后的力学反应进行了研究和对比分析。结果表明,ASFCF系统可以较为准确地进行火灾后空间混凝土框架的损伤、修复与加固后的力学性能分析。研究成果可作为评估混凝土整体框架结构火灾后的残余力学性能及修复、加固后的力学性能的理论参考。

计算机技术在建筑火灾安全上的综合应用

为通过计算机技术低成本的、高效的、准确的解决建筑火灾安全问题,对计算机技术在建筑结构火灾安全上的综合应用进行研究,并以某一小学教学楼为例将应用成果进行展示。首先,通过FDS软件对该建筑某火灾场景进行了火场数值模拟。基于FDS的数据,利用RCFire程序进行了结构构件内部温度计算和结构火灾反应计算。最后,在Vega的虚拟现实平台上将构件内部温度和结构火灾反应的结果进行了动态图形展示,并实现了结构火灾反应的同步漫游。本文将建筑火场模拟技术、结构火灾反应计算技术和场景表现技术上综合应用到同一建筑上,形成了一个更为准确的结构火灾反应模拟系统,同时也为进一步的建筑火灾场景仿真奠定了基础。

火灾下基于纤维梁和分层壳模型的结构破坏机制分析

为分析混凝土空间框架结构在火灾下的反应规律及其破坏机理,基于已建立的纤维梁单元和混凝土分层壳单元的火灾破坏数值模型,通过在截面层次上来考虑构件截面的不均匀温度场分布及其材料非线性和几何非线性,并引入纤维梁单元截面形心结点与分层板壳单元结点的偏离以及位移协调条件来建立两者的连接模型,从而实现考虑楼板作用的整体结构火灾反应分析模型.最后,运用建立的模型对两个多层框架进行了火灾反应分析,分析了楼板和梁柱的相互作用规律及其破坏机制.结果表明,纤维梁单元模型和分层壳模型能够用于模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同.