火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟

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1、第36卷第4期四川建筑科学研究2010年8月SichuanBuildingScience87火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟陈育，龚春城，张小英(华南理工大学电力学院，广东广州510640)摘要：研究受火钢筋混凝土构件内部温度场随时间的变化对于分析高温下建筑结构强度、形变的变化规律以及建筑结构的抗火性能是至关重要的。基于三维非稳态导热微分方程，用控制容积法建立了火灾环境下钢筋混凝土三维非稳态温度场的离散格式。计算了火灾环境下一钢筋混凝土楼板的三维非稳态温度场，其结果与文献报道的试验数据基本一致。还计算了一个由楼板、梁、柱和砖墙构成的钢筋混凝土整体结构在火灾中5h的

2、温度场。计算表明，各受火面在三维方向上的温度分布不是均匀的，火灾下建筑整体结构的温度场计算是一个三维问题；受火表面温度受到内部钢筋的影响而呈现波浪形分布；楼板和柱子的钢筋耐火极限应该同时被考虑。关键词：火灾；钢筋混凝土；温度场；数值模拟中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1008—1933(2010)04—087—04Numericalsimulationofthree．dimensionaltemperaturefieldsinreinforcedconcretestructureunderfireCHENYu，GONGChuncheng，ZHANGXiaoy

3、ing(SchoolofElectricPower，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Calculatingthechangesofthetemperaturefieldinthereinforcedconcretemembersunderfirepreciselyisveryimpo~antfortheanalysisonthechangelawoftheintensity，deformationandthefireresistanceperformanceinhightemp

4、eraturebuildingconstruction．Baseonthethree—dimensionalheatconductiondiferentialequation，thediscreteformulationofthree—dimensionalunsteadytemperaturefieldunderfireisestabhshedbythevolume—controlmethod．Comparisonbetweenthenumericalresultsoftheunsteadytemperaturefieldforthereinforcedconcrete

5、slabinfireandthetesteddatashowsthattheyarcbasicallyidentica1．Alsoafive—hournumericalsimulationoftemperaturefieldforrealreinforcedconcretemodelwhichismadeupofslab，beams，columnandbrickwallsisconducted．Theresultshowsthat：(1)，thetemperaturedistributionsofthesurfacesexposedtofireinalldirection

6、sisnotuniformandtheintegralstructuretemperaturefieldcalculationofbuildingunderfireisaproblemthatshouldbeconsideredinthreedimensionalmethod．(2)，thewave—liketemperaturedistributionisshowedintheexposedsurfacebecauseofthesteelbars．(3)，thefireresistanceanalysisoftheslabandcolumnwhicharevieweda

7、sawholeshouldbeconsideredsimultaneously．Keywords：fire；reinforcedconcretestructure；temperaturefield；numericalsimulation了许多研究，对应的研究成果有HTARC程序、U刖旨USTFAP1程序以及TFIELD软件等。研究受火钢筋混凝土构件内部温度场随时间的以往对火灾下的钢筋混凝土温度场数值模拟大变化对于分析高温下建筑结构强度、形变的变化规多采用一维或二维的简化方法，但实际火灾中的整律以及建筑结构的抗火性能是至关重要的