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1、DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2007.31.119第33卷第31期山西建筑Vol.33No.31·88·2007年11月SHANXIARCHITECTURENov.2007文章编号:1009-6825(2007)31-0088-02利用ABAQUS分析混凝土构件的温度场赵良恒周陈发摘要:利用有限元软件ABAQUS对高温下钢筋混凝土构件温度场进行了计算和分析,计算结果和试验结果吻合较好,为进一步认识钢筋混凝土结构的高温力学性能和耐火极限创造了条件。关键词:有限元,温度场,钢筋混凝土中图分类
2、号:TU317文献标识码:A结构遭受火灾时,周围热气流层对结构加热,结构表面温度100℃～200℃之间的质量热容进行修正来考虑水分蒸发对温度升高,同时通过热传导将能量传入到构件内部,结构内部形成不场的影响,假设混凝土的质量热容在100℃～200℃之间按三角均匀的温度场,这是个瞬态的温度场。结构升温后,混凝土和钢形分布,在130℃取峰值。峰值热容因含水量不同而不同,文中材性能不断恶化,致使结构变形增大,承载力降低,同时产生温度采用EC4(94)的建议,即ω=2%,Cc=1875J/(kg·K);ω=4%,应力和应力重分布。因此
3、,结构的高温力学反应,包括内力、变形Cc=2750J/(kg·K);ω=10%,Cc=5600J/(kg·K)。低于100℃[1]和承载力等都取决于结构和构件的温度场及其变化过程。和高于200℃时热容不作修正。结构的高温力学反应在通常情况下不会影响其既有的温度2算例分析分布,因此有必要独立地进行结构温度场计算。文中利用大型非选取文献[4]一根截面为457mm×305mm的钢筋混凝土柱[2]线性有限元软件ABAQUS6.6对结构的温度场进行计算,为进分析。火灾中的环境温度按照ASTME119升温曲线对钢筋混凝一步进行结构高温力
4、学反应分析创造条件。土柱四周进行升温,即:1计算原理与建模T=T-3.79553t0+750(1-e)+170.41t(3)1.1计算原理其中,T为炉内气体的温度,℃;T0为试验开始时炉内温度;对于梁柱构件来说,一般假设沿构件长度方向温度相同,则t为时间,h。[3]可简化为二维温度场。其热传导方程为:由于对称性,选取1/4建模。共划分为315个DC2D4单元,22TTT352个节点,见图1。ρc=λ2+2(1)txy3其中,ρ为材料的密度,kg/m;c为比热,J/(kg·K);λ为材料的导热系数,W/(m·K);t为火灾燃烧
5、时间,s。在火灾情况下,构件受火面一般同时存在对流和辐射两种热交换方式,即:TT44λ(lx+ly)=hc(Tf-Ts)+hrσ(Tf-Ts)(2)xy2其中,hc为环境和边界之间的对流换热系数,W/(m·K);hr为环境和边界之间的辐射换热系数;σ为波尔兹曼常数(σ=5.67×计算最后时刻的温度分布云图见图2,角部温度最高,然后逐-8210W/(m·K));Ts为构件边界绝对温度,K;lx和ly为构件边渐向中心减低。界的方向余弦。火灾发生时,温度开始变化剧烈,其后趋于平缓。在计算中,火灾升温曲线可取ISO834标准升温曲线
6、或ASTM119标准升温曲线。1.2建模与计算温度场分析采用ABAQUS/Standard模块。混凝土热分析单元可采用4节点热分析单元DC2D4,假设材料各向同性,表面可与外界通过热对流和热辐射交换能量。一般混凝土结构中,可忽[1]略其中的钢筋。钢筋占总体积百分数很小,钢筋的存在对混凝选取图试件中截面的温度测点,见图3,跟ABAQUS计算升土结构内部的温度场影响甚小,分析中可忽略钢筋对温度场的影温曲线比较,见图4。从图4中可以看出,试验和计算出来的总体响。混凝土的热工性能,如质量热容、导热系数和密度可选用文上吻合较好。在13
7、mm处的温度测点在开始阶段相差较大,可能献[4]中的公式。是试验开始时段,炉温比标准升温曲线升温慢的缘故。混凝土中含水量对温度场有一定的影响,其中水分迁徙对温3结语度场分析结果的影响较为复杂,文中按照EC4建议的方法,即对收稿日期:2007-05-16作者简介:赵良恒(1979-),男,助理工程师,广东中人工程设计有限公司,广东广州510635周陈发(1980-),男,硕士,助理工程师,广州城建开发设计院有限公司,广东广州510620第33卷第31期山西建筑Vol.33No.312007年11月SHANXIARCHITECT
8、URENov.2007·89·文章编号:1009-6825(2007)31-0089-02浅谈八度区六层砖混结构抗震设计要点胡应德摘要:重点分析了8度区六层砖混结构的结构抗震计算和承载力验算方法,根据国家《抗震规范》针对8度区六层砖房提出了一些调整手段和措施,以供砖混结构的抗震设计参考。关
