钢筋混凝土的温度场有限元分析计算

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1、学兔兔www.xuetutu.com江苏建筑2014年增刊(总第165期)23钢筋混凝土的温度场有限元分析计算张超(中冶华天工程技术有限公司，江苏南京210000)f摘要1钢和混凝土是现代建筑结构中的主要材料，而钢筋混凝土板则是其中最基本的结构形式。文章利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土板进行了数值模拟分析。数值计算中采用二次实体传热单元对结构进行离散。比较了二维模型和三位模型的计算结果，计算中考虑了由于材料热工参数随温度的变化，计算结果与不同的试验结果进行了比较，分析了板内温度分布的特点和规律。有关分析方法和计算结果可为钢和混凝土结构进一

2、步的抗火分析和设计提供一定的参考。『关键词1钢筋混凝土板；温度分析：有限元【中图分类号】TU377．2【文献标识码1A【文章I~11oo5—6270(2014)SO一0023—03TemperatureFieldFEMSimulationAnalysisofReinforcedConcreteZHANGChao(HuatianEngineering&TechnologyCorporation，MCC．NanjingJiangsu210000China)Abstract：Thesteelandconcretearetheprimarymateri

3、alsinmordenbuildings，inwhichthereinforcedconcreteslabisanelementarystructure．Inthispaper，theFEsoftwareABAQUSisadoptedtosimulatetheconcreteslabs．Thebiquadraticheattransferelementisusedtoperformthenonlineartransienttemperatureanalysis，andboth2-Dand3-Dmodelsarecompared．Inthenum

4、ericalcomputation，thethermalconductivityandspecificheatofthematerialsvaryingatelevatedtemperatureareconcerned．Thenumericalresultsarecomparedwithdiffirentexperimentalresults，andthetemperaturedistributionsintheslabsarediscussed．theanalysismethodandnumericalresultspresentedinth

5、ispapercanprovidesomereferencesforthefurtherfire—resistanceresearchanddesignofthesteelandconcretestructures．Keywords：reinforcedconcreteslab；temperatureanalysis；finiteelementmethod钢和混凝土结构的材料性能随温度升高而逐渐退化．影响．因此实际建筑结构火灾的温度一时间曲线有很大的随导致构件和结构的变形增加和承载力下降．而不均匀的温机性和离散性。鉴于火灾温度的这种复杂性．许多

6、国家的相度场也会使构件和结构产生温度应力以及内力重分布。因关机构和组织都制定了标准的火灾温度一时间曲线．作为建此．构件和结构的温度分析是研究钢和混凝土结构在热力筑结构抗火试验以及抗火计算的依据耦合作用下结构响应的基础【。目前常用的标准温度一时间曲线包括ISO834升温曲本文以足尺寸钢筋混凝土板为具体研究对象．利用有线和ASTME119升温曲线(图1)。本文中钢筋混凝土板的限元软件ABAQUS分析其在热力耦合作用下的温度响应。温度分析采用ISO834标准升温曲线，其表达式分别为[31：本文的温度分析基于如下几个假设：①结构体内无热源，即ISO83

7、4：T-To+3451g(8t+1)(1)不考虑结构本身产生的热量影响：②钢和混凝土在宏观上式中为初始温度(一般取为室温)，t为时间(单位：都是均匀各向同性材料；③钢和混凝土的密度为常数，不随分钟，min)。温度变化2有限元计算模型1温度一时间曲线(升温曲线)在火灾(高温)作用下．钢筋混凝土板内的温度是随时温度一时间曲线反应的是火灾情况下结构温度随时间虽童丝。亘翅塑暹±丝垫料参数也是随温度变化变化的关系．是结构温度分析时所需的已知条件。一般情况[收稿日~]2014-08．20下．建筑结构的火灾情况较为复杂．火灾温度受可燃物的性[作者简介】张超，

8、中冶华天工程技术有限公司。质、数量和分布以及房间的结构形状和面积等诸多因素的学兔兔www.xuetutu.com24江苏建筑2014年增刊(总第165