火灾作用下钢筋混凝土梁温度场数值模拟及试验验证-中南大学学报

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1、第 43卷第 7期中南大学学报(自然科学版)Vol.43No.72012年 7月JournalofCentralSouth University(Scienceand Technology)July2012火灾作用下钢筋混凝土梁温度场数值模拟及试验验证112熊伟，李耀庄，严加宝(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075；2.新加坡国立大学土木工程系，新加坡，119077) 摘要：为研究钢筋混凝土梁在火灾作用下抗火性能，利用有限单元法与有限差分法混合解法，给出钢筋混凝土梁截面高温下温度分布数值计算方法，并编制数

2、值模拟程序以分析高温下钢筋混凝土梁瞬态温度场。采用该分析程序计算结果与火灾试验结果对比分析，计算数据与试验结果吻合，表明此计算方法切实可行，数值模拟程序可较好预测钢筋混凝土梁火灾下截面温度场的分布。关键词：温度场；有限单元法；火灾；钢筋混凝土梁+ 中图分类号：TU973 .34 文献标志码：A文章编号：1672−7207(2012)07−2838−06Numeralmodelingandexperimentalverification onheat transfer of RC beams under elevate

3、d temperature112XIONGWei,LI Yaozhuang ,YANJiabao (1.SchoolofCivilEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha 410075,China;2.DepartmentofCivilEngineering,NationalUniversityofSingapore,Singapore119077,Singapore)Abstract:In ordertoinvestigatethestructuralperforman

4、cesofreinforced concrete(RC)beams when exposedtofire,numericalcomputingmethod fortemperature distribution ofRCbeams wasdeveloped byemployingcoupled FEM&FDM technique.Basedon thenumericalcomputingmethod,a FEM numericalsimulation programwas then established witht

5、heobjective ofanalyzingthetransientthermalfieldofRCbeamsunderelevated temperature.ThecomputationalresultsareverifiedagainstthedataobtainedbyexperimentaltestsofRCbeamsunderfireconditions, indicatingthatthe analyticalprocedureis reasonablypracticableinapplication

6、 ofthe numericalsimulation program.Keywords:thermalfield;FEM method;fire;reinforced concretebeam[1] 建筑火灾是目前世界各国人民共同面对的灾难性了大量相关研究：陆洲导等给出了计算钢骨混凝土问题，它给人们生命财产与资源环境等造成严重危害。柱截面高温下温度场的数值计算方法，并编制有限元[2] 其中钢筋混凝土(Reinforced concrete,简称RC)结构由程序与试验结果对照；杨华等分析了单面受火方钢于取材广泛、易于施

7、工、造价低廉等诸多特点，在建管混凝土柱截面温度场，并研究升温时间等参数对截[3] 筑工程中应用最为广泛，其遭受火灾灾害也最严重，面温度分布形态影响；陈适才等基于退化壳原理建是火灾研究的主要对象。随着火灾科学研究的发展，立RC 板壳结构有限元数值模型，并利用试验结果进[4] 国内外逐步向基于性能的防火设计方法过渡，这使得行验证；张智梅等在利用自编RC 温度场分析软件利用数值分析模拟RC 构件及建筑在火灾中的反应更计算基础上提出一种RC 轴心受压柱抗火设计新方[5] 为重要。国内外许多科学家对结构火灾数值模拟进行法；Wu

8、等利用虚拟工作原理建立了高温下梁单元模收稿日期：2011−09−05；修回日期：2011−11−20基金项目：湖南省科技计划重点项目(06FJ2002)通信作者：熊伟(1982−)，男，湖南益阳人，博士，讲师，从事结构工程防灾减灾研究；电话：13874863867；Email: bbbear2002@gmail.com第 7期熊伟，等：火灾作用