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1、第29卷第4期Vol.29No.4工程力学2012年4月Apr.2012ENGINEERINGMECHANICS96文章编号：1000-4750(2012)04-0096-08混凝土框架结构火灾连续倒塌数值分析模型1,21,21,21,2李易，陆新征，叶列平，任爱珠(1.清华大学土木工程系，北京100084；2.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)摘要：连续倒塌是整体结构的力学行为，为了研究火灾作用下混凝土框架结构整体抗倒塌性能，建立了用于分析钢筋混凝土构件火灾反应的杆系纤维梁模型和板构件的分层壳模型。在构
2、件层次，模型将各积分点的截面划分为若干纤维(层)，纤维(层)被赋予不同的材料属性以考虑钢筋和混凝土的贡献，并通过平截面假定来定义构件变形和纤维(层)应变之间的协调关系；在材料层次，模型将温度-应力路径离散为若干加载步，然后在每个加载步内计算纤维(层)在温度和应力耦合作用下的各种应变分量。通过与一系列试验对比，说明了该模型在模拟混凝土梁、柱和楼板时的准确性和高效性。为了模拟整体结构倒塌过程中的不连续位移场，在模型中引入了构件破坏准则和单元生死技术，可以考虑构件破坏造成的内力重分布对整体结构力学响应的影响。最后，通过一个整体框架结构的火
3、灾倒塌模拟，分析其连续倒塌过程和机理。关键词：混凝土框架结构；火灾倒塌；数值模型；纤维梁；分层壳；破坏准则中图分类号：TU318;TU375.4文献标志码：ANUMERCIALMODELSOFFIREINDUCEDPROGRESSIVECOLLAPSEANALYSISFORREINFORCEDCONCRETEFRAMESTRUCTURES1,21,21,21,2LIYi,LUXin-zheng,YELie-ping,RENAi-zhu(1.DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity
4、,Beijing100084,China;2.KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Progressivecollapseistheglobalbehaviorofthewholestructuralsystem.Inordertoinvestigatethefireinducedprogressivecollapseofreinfo
5、rcedconcrete(RC)framestructures,afiberbeammodelforRCbeamandcolumnandamultilayershellmodelforRCslabareestablished.Inelemental-scale,thesectionsatintegrationpointsaredividedintosomefibersorlayers.Differentmaterialpropertiesareassignedwithvariousfibersandlayerstoconsidert
6、hecontributionofsteelreinforcementandconcrete.Therelationshipbetweenthedeformationsofelementsandthestrainsoffibersorlayersisdefinedaccordingtotheassumptionthatplanesectionremainsplane.Formaterials,temperature-stressloadingpathisdiscretizedintosub-increments.Thevariouss
7、trainsoffibersorlayers,inducedbycoupledactionsoftemperatureandstresses,arecalculatedwithineachsub-increment.TheaccuracyandefficiencyofthemodelsinsimulatingthebehaviorsofRCbeams,columnsandslabsinfirearevalidatedthroughaseriesoffiretests.Inordertosimulatethediscontinuous
8、displacementfieldduringtheprocedureofstructurecollapse,thefailurecriterionandthedeactivationofthestructuralelementsar
