混凝土结构抗火理论研究述评

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1、第21卷第1期结构工程师Vol.2，No.12005年2月StructuralEngineersFeb2005混凝土结构抗火理论研究述评谢猛肖建庄(同济大学，上海200092)提要在查阅和分析国内外大量相关文献的基础上，本文首先阐述了钢筋混凝土材料热力学性能、热传导方程及分析工具等理论基础，然后对国内外钢筋混凝土构件和结构在高温下的温度场计算、承载力与变形计算以及耐火极限分析的理论研究方法与研究成果进行了归纳，指出了理论计算的计算机仿真技术化趋势，并对一些尚待解决的问题提出了建议，如加强混凝土缺陷、水分迁移与尺寸变化等影响因素的研究以及完善火灾全过程分析方法。关键词混凝土结构，抗火，

2、温度场，有限元分析TheoreticalStudyonFire-ResistanceofConcreteStructures-AnOverviewXIEMeng,XIAOJianzhuang(TongjiUniversity,Shanghai200092)AbstractBasedonamultitudeofdomesticandforeignliteratures,somebasictheoriescontactedwiththemechanicalbehaviorsofconcretematerialsatelevatedtemperature(fireexposure)，equ

3、ationsofheatcon-ductionandtheanalysiswaysaregeneralized.ThentheresearchmethodsandtheresearchachievementsofRCmembersandstructuresatelevatedtemperature,suchasthecalculationsoftemperaturefield,ultimateload，deformationandultimatetimeforfire-resistance,aresummarizedandoverviewed.Fromthedevelop-mento

4、fthetheoreticalanalysis,thetendencyofcomputerizingcanbefound.Finally,manysuggestions,includingemphasizingthestudyondefectsofconcrete,watermoving,changesofdimensionsandfull-pro-cessanalysismethod，sreproposedtothefuturetheoreticalresearch.Keywordsconcretestructure,fire-resistance,temperaturefield

5、,finiteelementanalysis在国外，钢筋混凝土结构抗火性能系统研究力学、工程结构学、数学以及计算机技术等。各国始于20世纪50年代，但在较长的一段时间内，研学者在研究的过程中均是针对具体研究目标对其究主要依赖于试验，研究内容也主要集中在火灾中某些方面进行简化或采用假定，从而尽可能建升温过程、材料在高温下的力学性能、构件和结构立较为简化的分析模型。从已有的研究文献资料的火灾极限承载力等方面。在国内，抗火性能研来看，大多数影响因素均已有研究涉及。究从上世纪80年代起也大量展开，发展较快[111,从构件和结构层次来看，钢筋混凝土结构的目前，在大量试验研究成果的基础上，钢筋混

6、凝土抗火理论研究主要包括两个方面:温度场的分析结构的抗火理论研究也取得了较大进展。由于试计算和承载力、变形等火灾反应分析。本文在对验研究花费大量的物力和财力，火灾中试件尺寸国内外已有研究资料分析的基础上，对钢筋混凝相似性问题还没有深人研究，因此理论研究显得土结构的抗火理论研究作了简要综述，并提出了及其重要，尤其是随着计算数学和信息技术的发一些自己的见解。展，理论研究工具已日趋先进。1混凝土结构抗火理论研究的基础钢筋混凝土结构的抗火理论研究具有鲜明的多学科交叉特点，它涉及火灾科学、材料科学、热为达到对构件和结构的抗火性能进行研究的万方数据StructuralEngineersVol.2

7、1，No.lStudyofDesignMethod目的，首先必须建立包括材料性能和分析模型在较多的是空间上的有限元和时间上的有限差分相内的基础理论。这些理论包括:火灾时升温曲线结合的方法，这一应用从20世纪70年代就已开的数学模型、材料的热工性能及传热学理论、高温始。基于数值分析理论，目前不少研究者已开发下混凝土与钢筋的本构关系模型、数值分析理论出了相应的应用软件。和计算机仿真技术等。2混凝土结构抗火理论研究进展结构在遭受火灾时火场温度的发展过程对结构性能