火灾作用下钢筋混凝土结构倒塌的数值模拟计算方法研究
钢筋混凝土梁火灾后的试验研究
钢筋混凝土梁火灾后的试验研究作者：李展陈礼刚来源：《城市建设理论研究》2012年第28期[摘要]本文主要对3根足尺的钢筋混凝土简支梁进行恒载下的火灾试验研究，分析高温下梁的截面温度场分布，挠度变化，裂缝特点。
考察配筋率对构件耐火性能的影响。
[关键词] 火灾；钢筋混凝土梁；火灾后评估[Abstract]By the experiment on the three full-scale simply-supported beams under fire , we analysis the temperature field of beam section, deflection ,and the crack characteristics .We examine the influence of reinforcement ratio on the fire-resistant properties and come to raise that increasing the reinforcement ratio can improving fire-resistant properties[Key words] fire; reinforced concrete beams; fire assessments中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：建筑火灾是作为火灾类型之一，发生次数最多，造成损失最为严重。
为了能够降低建筑火灾的发生率，减少火灾给人类造成的损失，人们从火灾事故中吸取经验教训，对付火灾研究了许多有效的措施：首先是防止火灾的生成和蔓延，其次，也是最主要的，是研究和提高建筑与结构构件的抗火能力，例如研究各种建筑材料的高温性能，研究各种构件和结构的耐火性能。
本文试图通过对3根足尺的钢筋混凝土简支梁火灾行为的研究，为实际工程提供有效参考。
1、试验设计1.13根足尺的钢筋混凝土简支梁均采用尺寸为L×B×H=4000mm×200mm×350mm，净跨为3700mm。
火灾下钢筋混凝土梁极限承载力改进计算方法探讨
火灾下钢筋混凝土梁极限承载力改进计算方法探讨摘要：对火灾高温下钢筋混凝土梁的承载力进行分析并总结了简化计算方法，比较计算方法的优劣性，归纳高温下钢筋混凝土梁承载力的影响因素，为进一步提出更为简便实用的改进计算方法提供参考。
关键词：火灾钢筋混凝土梁极限承载力Abstract: Analysis of the bearing capacity of reinforced concrete beams under fire high temperature and summarizes the simplified calculation method, compare the pros and cons of the calculation method, combined with the reinforced concrete beams bearing capacity of high temperature factors for further propose a more simple and practical improved calculation methodprovide a reference.1 引言在建筑结构的抗火设计中,高温极限承载力是结构构件最重要的性能指标, 因为它直接关系到工程结构的安全性，所以是工程设计工作中最为关注的问题。
结构构件的高温承载力可以通过非线性有限元程序分析进行计算,但过程繁冗复杂,仅适于研究应用,难于被广大工程设计人员接受。
因此有必要探讨具有工程准确度高，概念清晰且简易实用的构件高温极限承载力的改进计算方法。
2钢筋混凝土梁火灾高温下极限承载力计算根据试验研究和理论分析可知,钢筋混凝土压弯构件在高温下与常温下有相似的破坏形态和截面极限应力—应变图（如图1,2）,对构件在高温下的极限承载力，只是将钢筋和混凝土的强度须根据温度的改变作相应的修正。
图1高温下钢筋应力应变图图2高温下混凝土应力应变图在火灾试验和实际火灾过程中观察到受弯构件很少因剪切而引起破坏，构件的破坏主要有正截面控制。
火灾条件下钢筋混凝土结构性能变化及计算方法
火灾条件下钢筋混凝土结构性能变化及计算方法火的使用对人类文明产生了深远的影响，在人类历史发展中起到了巨大的推动作用，但火也具有其危害性的一面——火灾。
火灾是火失去控制而蔓延的灾害性现象，尤其在当今社会，是世界各国都面临的共同难题。
火灾中产生的高温环境还会对建筑结构造成较大破坏，导致其承载力下降，使用寿命减少，甚至出现突然性垮塌，造成严重的人员伤亡。
本文研究钢筋混凝土结构在火灾中的性能变化，通过总结钢筋混凝土结构高温实验数据，确定结构在火灾中具体变化情况和耐火极限，从微观角度分析造成高温损伤的原因，对钢筋混凝土结构火灾扑救提出一点指导。
1 火灾的发展过程从定性角度看，火灾一般分为3个阶段，初期、旺盛期、衰减期。
在火灾初期，防火分区内的平均温度较低，但燃烧区温度较高，使附近的可燃物发生热解，进一步形成燃烧，造成火势扩大，室内空气温度不断上升，加之火焰辐射作用，室内可燃物表面的温度迅速上升，最终导致防火分区内可燃物全面燃烧。
火灾由初期转变为全面燃烧的瞬间，成为轰燃，它的出现标志着火灾进入旺盛期，此后火灾分区内平均温度急剧上升，旺盛期后，火场可燃物燃近，火场温度逐渐降低，直至熄灭。
通常把火灾温度降到最高值的80%开始作为衰减期（如图1）。
图12 钢筋混凝土高温试验2.1 高温试验准备本试验选取混凝土强度等级为C30，纵向钢筋为HRB335，上侧为3-φ12，下侧为3-φ16，箍筋HRB235，φ10×5。
试验构件尺寸为1000mm×500mm×500mm的长方体。
水泥的强度等级为42.5，石子的规格为5～40，塌落度为4～6，每立方的材料重量（kg），配比为（水泥：砂：石：水）366：635：1178：190。
试件成型后经过7d水养，自然养护至28d，常温下放置1d晾晒，然后进行高温试验。
试件加热采用武汉华中电炉设备有限公司研制的RX3-20-12型箱式电阻炉，升温速率为10℃/min，最高温度可达到1200℃，达到目标温度后恒温3h，使试件内外温度一致，达到稳定温度场，也使不同温度场下试件中物理化学反应更加充分。
地震力作用下钢筋混凝土框架结构倒塌的数值模拟研究(精)
做了 6 根柱破坏的试验 , 得到了有关柱子延性 、 耗能 性、 强 度及刚度退 化等与郭子雄、 吕西林试验相同 的研究结果。王震宇 [ 4] 等人 做了 6 个框架柱模型的伪静力试 验 , 除 了讨论轴 压比对于框 架柱抗震影响 , 还讨论了配箍率和剪跨 比对框架 柱抗震性能 的影响 , 得到增大配 筋率可 以明 显改 善框架 柱的 延性 , 提高 极限承载力 和破坏位 移角。剪 跨比 对于试 件的 极限 承载力 和延性均 有很大 的影响 , 剪跨 比小 , 水平承 载力高 , 延 性差 ; 中等剪跨比 , 增大箍筋用量可以明显避 免框架柱 发生脆性的 剪切破坏 : 同时还得 到在剪 跨比 和配 箍率较 小时 , 配 箍率的 相对增加并不会改变剪切位移在总水平侧 移中所占的 比例。 此外 , 彭 伟
[ 5]
研究 了配箍 率、 配 箍形式 及轴力 对钢筋 混凝土
框架短柱抗震性能的影响。目前 , 大量 的试验研 究是针对构 件的单向往复加载进行的 , 对于空间结 构的双向 往复加载试 验研究还比较少。杜宏彪 [ 6] 做 了 14 根框架柱 的斜向 反复周 期荷载下的恢复力特性试验 , 研究了 荷载角、 轴压比、 配筋率 及节点区域纵筋粘结滑移对构件抗震性能 的影响 , 得到随着 荷载角的增加框架柱的 延性 比有 所减少 , 但 变化 不大 , 而截 面延性比却 显 著降 低 ; 双 向压 弯柱 箍 筋宜 按全 柱 高范 围加 密 , 沿柱截面周边配 筋 , 能有效 减小 构件滞 回曲 线的 捏拢现 象 , 提高构件的耗 能性 能。李 军旗
NUMERICAL SIMULATION OF COLLAPSE OF RC FRAME UNDER EARTHQUAKE LOADS
Zhang Yuhui Zhao Zhonghu Ju Yang ( Lab of Fracture & Damage Mechanics of Rocks & Concrete, China University of Mining & Technology
oAAA爆炸荷载作用下钢筋混凝土连续倒塌结构的数值模拟
3.运用新的方法对各种不同爆炸 荷载作用下钢筋混凝土结构连 续倒塌的情况进行研究，更加 深入的进行爆炸荷载作用下钢 筋混凝土结构连续倒塌的探讨 和新方法的可靠性
本研究将重点运用替代传力路径对 课题进行研究分析
LS-DYNA的框架三应变云图
本研究的实验计划
运用LS-DYNA 建立三维模型
改善替代法本 身的不足
通过数值模拟实 现三种分析方法
如时间允许，则 进行进一步研究
相关的结论
对数据进行分 析和研究
项目的特色与创新之处
1.针对当前爆炸荷载作用下钢筋
混凝土结构连续倒塌所用的替 代路径数值模拟方法所存在的 问题，考虑数据分析中的不足 之处，并加以改善 。
但介于其方法的不足： 1. 忽略了结构构件的初始损伤和非零 初始条件等因素 。 2.没有考虑到钢筋与混凝土之间的黏结 滑移效应造成的误差等。 3.当前数剧获得的单一性，有必要获得 更多数剧，以便工程实际的应用。
1.了解LS-DYNA软件 的基本操作原理
2.上网查找 相关方面论 文和资料
前期准备
4.确定实验 基本方法和 研究计划
• 如果时间允许的话，运用新的方法进行爆炸荷载作用下 钢筋混凝土结构连续倒塌方面的研究和深化。
条件等因素
2.没有考虑到钢筋与混 凝土之间的黏结滑 移效应造成的误差
3当前数剧获得的 单一性.需获得更
多数剧
运用LS-DYNA有限元动力分析软件 进行数值模拟
LS-DYNA 是世界是最著名的通用显式动力分析程序，能够 模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、 三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金飞行属成型等非线 性动力冲方便击问题，在工程应用领域被广泛认可为最佳 的分析软件包。与实验的无数次对证实了其计算的可靠性。 是本实验必不可少的一个软件。
钢筋混凝土结构倒塌全过程数值模拟
钢筋混凝土结构倒塌全过程数值模拟摘要：提出了一种改进的扩展散体单元模型，以模拟钢筋混凝土结构在地震的破坏与倒塌。
在该方法中，钢筋混凝土被离散成一个个质点，质点之间用非线性弹簧连结，局部的破坏通过弹簧的断裂模拟，该方法可以计算结构从局部破坏到整体倒塌的全过程。
关键词：钢筋混凝土；扩展散体单元法；数值模拟；倒塌目前，对于结构在地震下的反应分析，多基于有限元方法。
但是，这一方法只能分析结构在倒塌前的性态，而在实际地震中，特别是在强震下，一些结构物不仅严重破坏，而且发生了倒塌。
结构是以怎样一种形式倒塌？是全部还是部分倒塌？上部结构的倒塌，对下部结构是否造成撞击？对于解决这些问题，传统有限元等方法显得有些力不从心。
为此，日本学者在文献中提出了扩展散体单元法，以模拟结构在地震下的破坏与倒塌。
但是，该模型仍显得过于粗糙，比较适合从整体上模拟结构的倒塌，而对于模拟钢筋混凝土结构常见的保护层脱落、裂缝扩展等细部震害却不太适合。
本文提出了一种简化的扩展散体单元模型，以模拟钢筋混凝土结构在地震下从局部破坏到整体倒塌的全过程，以解决上述问题。
1 扩展散体单元模型1．11 基本原理在这一模型中，钢筋混凝土假设是由一个个质点组成，这些质点相互之间由轴向弹簧连结，为了反映结构内阻尼的影响，与弹簧可并联一个粘滞阻尼器，如图1所示。
根据牛顿第二定律，对于任一质点i，在任一时刻τ，其运动方程为式中：m i为I的质量；c i为阻尼系数；为质点I的加速度与速度；∑F i为质点I所受的外力之和（包括重力、弹簧力、弹簧阻尼力、质点碰撞力、地震作用产生的惯性力等）。
本文模型的阻尼在实际上仍是瑞利线性比例阻尼，分为质量阻尼与刚度阻尼两部分，其阻尼系数的取值同一般动力分析。
文献中提出的混凝土模型，将混凝土划分成二维圆形刚体的集合体，刚体之间由轴向拉伸弹簧与剪切弹簧联结。
本文的简化模型与其相比，单元运动的自由度由3个降为2个，联结单元的弹簧由2个降为1个，计算量大大降低。
火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟
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 ， 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 用 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 ， 结果 与文献 报道 的试 验数据基 本一致 。还 计算 了 其
第３ ６卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
四川建筑科学研究
Ｓｃ ｕ ｎＢｕｌｉｇＳ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｉ ｎ ｃｅ ｃ ｄ ８ ７
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 ｔ ｅ ｔｒ ｅ ｄｍｅ ｓｏ ａ ｅ ｔ ｏ ｄ ｃ ｉｎ ｄ ｆ ｒ ｎｉ ｑ ａｉｎ，ｈ ｉｃ ｅｅ ｆｒ ｌｔ ｎ ｏ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｓｅ ｄ ｏ ｓ ｃｉ ． ａ ｅ ｏ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉ ｎ ｈ ａ ｎ ｕ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｈ ｌ ｃ ｏ ｌ ａ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｍｕａ ｉ ｆ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌｕ ｔ ａ ｙ ｏ ｏ ｔ ｎ
关键词 ： 火灾 ； 钢筋混凝土 ； 温度场 ； 数值模拟
中 图分 类 号 ：Ｕ ７ Ｔ ３５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８—１３ （０ ０ ０ ０ ７— ４ １０ ９ ３ ２ １ ）４— ８ ０
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｅ ． ｉ ｅ ｓｏ ａ ｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ｆｅ ｄ ｎ ｍ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｆ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｎ ｉ ｎ ｌｔ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｌ ｓ ｉ ｉ
火灾高温下钢筋混凝土结构的有限元模拟分析
．
ｔ ｅｍａ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｏ ｃ ｅ ｅｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｉ ａ ｌ ｓｄ，ａ ｄ ｂ ｐ ｌ ｉｇ ｔ ｅ ｌｒ ｅ ｓａ ｅ ｆ ｉｅｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓｓ ｆｗａ ｅ ｈ ｒ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ｍ ｙ ｅ ｎ ｙ ａ ｐ ｙ ｎ ｈ ａ ｇ －ｃ ｌ ｉ ｔ ｌｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｏ ｔ ｒ ｎ
低， 破坏 时常呈 脆 性 断裂 ； 温度 在 ６ ０℃ 以上 时 ， 当 ０ 其 承载力 几乎 完 全 丧 失 。 因此 ， 当结 构 表 面 长 期 受 辐射热致 使 温度 大 于 １ ０℃ 时 ， 采 取 防火 措 施 。 ５ 要
图 ｌ 出 了 ３种 钢 材 的高 温 强 度 变 化 曲线 。 因此 ， 给
低、 表面爆 裂 等 现象 ， 结 构 的承 载 能力 下 降 ； ） 使 ２ 结
构温 度 变化形 成 的 不 均 匀 温度 场 ， 改变 了结 构 的 内 力 和变形 状态 。 前 者 属 于材 料性 能 问题 ， 者则 为 后 力 学问 题 。事 实 上 两 者是 相 互 作 用 和影 响 ， 决定 了
ＺＨ ＯＮ Ｇ — ｎ Ｆｕ ｐｉ ｇ
（ ｕａ ｅｉ ｎ ｅｅｒｈＩｓｉ ｔ ｆ ｉ ｃａ Ｉｔ ｎｔ ｎ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＧ ｏ ｐ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｗ ｈｎＤ ｓ ｎａｄＲ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｎ ｏｌｎｅ ａｉ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ｒｕ ， ｈｎ４ ０ ６ ， ｈ ） ｇ ｔ Ｓｏ ｒ ｏ ｎ ｎ ｎ
维普资讯 http://www.cqvip.cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm
２０ ０ ８年
第２ ９卷
第 １期
火 灾高 温 下 钢 筋 混凝 土结 构 的有 限 元模 拟分 析
钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能研究
钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能研究一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中常见的一种结构形式，其受力性能稳定，承载能力强，是安全可靠的建筑结构形式。
然而，在火灾发生时，钢筋混凝土结构的受力性能会发生变化，对建筑物的安全性产生影响。
因此，研究钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能，对于提高建筑物的耐火性能、保障人民生命财产安全具有重要意义。
二、钢筋混凝土结构的受火破坏机理1. 高温引起混凝土膨胀由于高温作用下混凝土中水分蒸发，水蒸气膨胀导致混凝土体积膨胀。
这种膨胀会导致混凝土开裂，从而影响钢筋混凝土结构的承载能力。
2. 钢筋受热变形钢筋在高温下会发生塑性变形，从而影响钢筋混凝土结构的稳定性。
同时，钢筋的热膨胀系数大于混凝土的热膨胀系数，当钢筋受热变形时，会对周围的混凝土造成挤压，从而引起混凝土的开裂。
3. 混凝土强度降低高温作用下，混凝土中的水分蒸发，导致混凝土中的孔隙率增加，从而降低了混凝土的强度和刚度。
4. 钢筋锈蚀在高温和湿度的环境下，钢筋易发生锈蚀，从而降低了钢筋的强度和刚度。
三、钢筋混凝土结构的力学性能变化1. 极限承载力降低在火灾作用下，钢筋混凝土结构的极限承载力会降低。
由于混凝土的强度降低和钢筋的变形，结构的承载能力会发生变化。
2. 刚度降低在高温下，混凝土和钢筋的弹性模量会发生变化，从而影响结构的刚度。
3. 变形能力降低在火灾作用下，钢筋混凝土结构的变形能力也会降低。
由于混凝土的强度降低和钢筋的变形，结构的变形能力会发生变化。
四、提高钢筋混凝土结构的耐火性能为了提高钢筋混凝土结构的耐火性能，可以采取以下措施：1. 采用耐火材料在建造钢筋混凝土结构时，可以采用一些耐火材料，如耐火砖、耐火混凝土等，来提高结构的耐火性能。
2. 采用防火涂料在结构表面涂上一层防火涂料，可以有效地防止火灾对结构的影响。
3. 设计合理的防火隔离带在建筑物内部设置防火隔离带，可以将火灾扩散范围限制在一定区域内，减小对整个结构的影响。
火灾影响下的钢筋混凝土构件可靠性分析
火灾影响下的钢筋混凝土构件可靠性指标分析摘要：在各类现代建筑中，钢结构和钢筋混凝土结构占有非常大的比重。
在火灾高温的作用下，钢筋混凝上构件的材料性能会发生严重的变化，构件内部将发生剧烈的内力重分布，严重削弱结构的承载性能，结构变形显著增加，甚至危及结构的安全，导致结构发生整体倒塌和破坏。
钢筋混凝土构件以其强度高、重量轻、抗震性能好和可靠性高等优点在工程实际中得到了广泛应用。
但是由于钢材的耐火性能较差，当温度在400摄氏度左右时，其屈服强度将降至室温下的一半，温度达到约600℃时，钢材将基本丧失全部强度和刚度。
因此，建筑面临的最大问题之一就是其抗火性能，一旦发生火灾，构件的承载能力将大大降低，变形显著增加，并在较短时间内就达到极限状态，因此缺乏防火保护的构件在火灾中极易受到损害。
对于这一情况亟需对其可靠成都进行分析和测试。
关键词：建筑火灾钢筋混凝土构件可靠性分析1 引言人类对火的认识和使用，是人类认识自然并利用自然来改善生产和生活条件的第一次实践。
火的应用，在人类发展史上具有极其重要的意义，进而最终把人类与动物区分开。
火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
在各个种类的灾害中，火灾是最经常、普遍地威胁人类安全和社会发展的灾害之一。
随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的隐患也在增多，火灾的危害也越来越大。
许多国家的统计表明，每年火灾直接经济损失与该国GDP的比例约为0.1%—0.2%，而我国大陆地区1997年至2001年五年间，该指标平均值为0.17%。
例如:1994年珠海前山纺织城的六层混凝土框架结构大楼发生火灾，火灾引起房屋倒塌，共造成93人死，156人伤;2001年“911”恐怖袭击，恐怖分子劫持民航飞机撞击世贸中心双塔楼，爆炸造成世贸中心承重钢结构的防火保护层脱落，随后的火灾使钢材强度大幅降低，着火楼层柱群失稳，导致世贸中心坍塌，造成3000多人死亡或失踪。
建筑结构构件作为建筑物支撑，要求其在服役期内必须保持足够的承载能力。
火灾作用下钢筋混凝土托梁转换结构的变形性能分析
火灾作用下钢筋混凝土托梁转换结构的变形性能分析摘要：本文运用大型通用有限元分析软件abaqus，对钢筋混凝土托梁转换结构在火灾下的温度场进行分析，得到了结构在火灾温度下的瞬态温度场分布云图以及温度随时间的变化曲线。
关键词：火灾下，托梁转换，温度场，有限元分析中图分类号：tu37文献标识码：a文章编号：一、引言钢筋混凝土托梁转换结构被广泛应用于剪力墙结构、框架-剪力墙结构和框架结构等结构形式中。
随着城市进程的发展，作为主要灾害之一的火灾威胁已变得越来越大，在钢筋混凝土结构抗火性能方面的研究仅限于梁、板、柱等简单构件在火灾下的受力和变形问题，更多的把重点放在一般结构耐火等级方面，对钢筋混凝土结构特别是托梁转换结构则涉足不够。
因此，针对钢筋混凝土托梁转换结构，开展其火灾行为和耐火性能的研究显得十分必要。
二、有限元分析模型1、托梁转换框架模型该框架为四层框架结构，其中底层设置转换梁而形成大空间。
一层层高6米，以上各层为4米；跨度6.6米。
材料为钢筋混凝土，混凝土采用c30，钢筋采用hrb400。
利用pkpm对其进行了配筋。
2、火灾曲线本文采用国际标准化组织（iso834）建议的结构构件抗火试验曲线[1]进行分析，公式见下式。
3、火灾工况设计本文主要考察托换梁的温度场分布，文献[2]认为框架结构在局部火灾条件下进行结构的抗火分析时，可只考虑着火房间的温度升高，其他房间按常温考虑。
本研究受火工况为底层大空间单室火灾，柱设计为三面受火，受火区上部梁为三面受火。
4、火灾下的材料性能混凝土热工的热工性能参数主要有热传导系数、比热容、热膨胀系数和质量密度，均采用欧洲规范ec4[3]建议的公式。
三、有限元分析及结果通过abaqus有限元软件对托梁转换结构框架模型底层大空间受火进行非线性分析，将托梁截面内设计了5个测点，在托梁纵向设计了3个测点，其温度随时间的变化曲线如图1。
在升温的前期，由于混凝土还没有受热滞后性，所有曲线在升温前期0-25min都有一个较短的平直段.25min开始，各测点随时间大致呈线性增长直至分析结束，温度达到400-500℃。
火灾下钢框架结构抗倒塌能力影响参数分析
火灾下钢框架结构抗倒塌能力影响参数分析本文运用ANSYS有限元分析软件对两层单跨钢框架结构进行火灾模拟分析，分别考虑着火位置、初始荷载水平、梁柱线刚度比等因素对火灾下钢框架结构整体性能以及抗连续性倒塌能力的影响。
结果表明，钢结构受火层从上层移至下层，梁跨中相对位移增大，耐火时间缩短，结构内力变化更为显著，整体性能和抗倒塌能力变差；增加初始荷载值，梁跨中相对位移增加，耐火时长缩短，结构内力明显增大，结构的抗火能力和抗倒塌能力变弱；减小梁柱线刚度比，耐火时长大大增加，梁内力变化幅度变小，可提高钢结构的整体性能和抗倒塌能力。
关键词：ANSYS；有限元；钢框架；火灾；抗倒塌能力1 引言随着科学技术的进步和经济社会的快速发展，钢结构在建筑工程中得到了广泛应用。
钢结构相对于其它材料结构有很多优势，但是，钢结构的耐火性能极差，其材料特性随着温度的升高而迅速降低。
发生火灾时，结构内部能够在短时间内迅速升温至几百度甚至上千度。
随着火灾温度升高和损伤的累积，钢结构的材料性能逐渐劣化，结构内部逐渐产生大变形和内力重分布，大大削弱了结构的整体性能，使钢结构发生严重的破坏，甚至过早的整体倒塌，造成严重的经济损失和人员伤亡。
因此，研究框架结构的整体抗火性能和抗连续倒塌能力十分必要。
目前，国内外已经做了大量的结构高温试验，抗火理论也较为完善，但较多的是对单个的梁、柱构件进行研究分析，对整体框架的研究较少；火灾试验费用较高，试验过程难以控制，不能全面考虑某单一变量对框架结构的影响，而进行数值模拟分析对计算机性能要求高，往往需要很长的计算时间。
本文以一单跨双层平面钢框架结构为例，利用ANSYS软件的热力耦合功能分析了着火位置、初始荷载水平、梁柱线刚度比等因素对火灾下钢框架结构的整体性能及抗连续性倒塌能力的影响。
分析结果可以指导设计人员设计出合理的耐火保护措施，达到安全、经济、可靠的抗火设计目的。
2 有限元模型的建立图1 两层单跨钢框架结构模型本文所选取的1跨2层平面钢框架结构模型如图1所示，跨长６ｍ，层高3ｍ，梁柱尺寸分别为H400×150×8×10和H300×300×10×16。
某底框架商住楼在火灾中倒塌原因数值分析
Ｚ － ４
． ．
．
ＫＬ一 － ０ ２１
｜
’ ５ Ｚ一
消 防队 于 ２ ２时 ０ ７分 接 到 报 警 ， ２时 ｌ ２ ０分 到 场 。 此 时 火 灾 已
发 生 轰 燃 ， 向 与 之 相 邻 的 ｌ 和 ３区 蔓 延 。 消 防 队 共 出 动 并 区 ３ ４辆 消 防 车 ，５ ３ ０余 名 官 兵 参 战 ， 出 被 困 群 众 ３０余 人 ， 救 ５ 保
商 业用 房 中火灾荷 载 和上部 实际作 用 的重力荷 载均 较大是 该建 筑物 于火 灾中倒 塌的 主要原 因 。
关 键 词 ：数值分 析
商住楼
倒塌
火灾荷 载
重 力荷 载
ＴＨ Ｅ ＮＵ Ｍ 【 【ＣＡＬ Ｅ蛋Ｉ ＡＮＡＬＹ Ｓ Ｓ Ｏ Ｆ Ｉ Ｃｏ ＬＬＡ
ｏ Ｆ Ａ Ｂｏ ＴＴｏＭ ＥＩ Ｆｏ Ｒ ＣＥＤ Ｒ Ｎ Ｃｏ ＮＣ ＲＥＴＥ
ｓ ｕ ａ ｏ ．Ｔ ｅ ｒｓｌ ｈ ｗ ｔｅｃ ｕ ｅ ｆｃｌ ｐｅ ｏ ｔｅ ｂ ｉ ｉｇｉ ｒ ｌ ａ ｔｅ ｓ ｕ ｔｒ ｓｍａ ｄ ｕ ｊｃ ｄ ｔ ｒｅ ｒ ｏ ｄ ａ ｄ ｉ ｌｔ ｎ ｈ ｅｕｔ ｓｏ ａ ｓｓｏ ｏｌ ｓ ｆ ｈ ｕｌ ｎ ｎ ｆ ｅａｅ ｔ ｔ ｈ ｔ ｃｕｅ ｉ ｍ ｉ ｓ ｈ ａ ｄ ｉ ｈ ｒ ｉ ｙ ｓｂｅ ｔ ｏ ｌ ｇ ｒｆ ｅ ｌ ｎ 『 ｅ ａ ｉ ａ
＿ ０× ０ ０ ｌ５ ／ ２／ ’ ３ ０
５ ０ ２￣５ ０
．
．
ｋ ／ 上 部 ６层 为 普 通 住 宅 ， 高 ２ ８ｍ。 楼 板 采 用 预 应 力 Ｎｍ 。 层 ．
混 凝 土 多 孔 板 ， 体 为 粘 土 砖 墙 ， 度 为 ２０ ｍ 墙 厚 ４ ｍ。 １９ ９ ３年 ５ 月 １ 日２ 时 ３ ３ １ ０分 左 右 发 生 火 灾 ， ｌ ５ ２ 时 ０分 左 右 发 现 火 灾 ，
建筑物火灾倒塌问题研究
关键 词 ： 筑物 火灾 倒塌 建 中图分类号 ： ｕ Ｔ １
文献标识 码 ： Ａ
文章编号 ： ６ ４ ９ ｘ ２ ０ ）（ ） ０ ６ － ２ １ ７ —０ ８ （ ０ ８ ９ｂ 一 １ ９ ０
１建筑物的基本分类及遇火特征
建筑 构件 材 料 种 类繁 多 ， 传统 的 建筑 材 料 有砖 、木 、水 泥 、沙 石 ， 而近 年 来 随 着钢 铁 、 塑料 等 新 型 材 料 的 大量 应 用 ， 结 构 、 钢 薄 壳 结构 、 网架 结 构 等 建 筑 结 构 形 式 日趋 增多 ， 建筑构 件 的理 化性 质也越 来越 复杂 ， 燃 烧 破坏 的特 点也 呈现 多样性 、复杂性 。 不同 建筑 构 件 和 材 料 均 具 有 自身 的 燃 烧性 能 和 耐 火极 限 ， 不 同火灾 条件 下 ， 会呈 现 不同 在 也 的变形和 倒 塌形式 ， 的是局 部 的破坏 ， 有 有的 是 局部 倒 塌造 成 全 面 倒塌 ， 的 是 整个 建筑 有 迅 速 全面 倒 塌 。 以不 同 的 建筑 材 料为 准 ， 可将 建 筑 物分 为 以 下几 大 类 别 。
维普资讯
Ｑ 垫 ：
学 术 论 坛
Ｓｃｉ ｃｅ ｎｄ ｅｎ ａ Ｔｅｃｈ ｎｏＩ ｏｇｙ ｎｎ Ｉ ｏｖｅｔｏｎ火 灾 倒 塌 问题 研 究
班 德 良
（ 吉林省 松原市 吉林 油 田消防支 队 吉林 松源
而 削 弱 了 横 截 面 面 积 ， 成 承 载 力 下 降 而 发 造
生 倒 塌 。 如 果 剩 余 截 面 的 面 积 仍 能承 受原 有 全 部重 量 ， 构 则不 会 发生 倒 塌 。消 防 队 结 到达 火 场 扑 救火 灾 时 ， 由于木 构 件 外表 面炭 化 层 吸收 了大量 的 水份 ， 能够 形 成一 个 很好 的保 护 层 ， 般 不 容易 发 生倒 塌Ｉ。 一 Ｉ 砖 的耐 火性好 ， 能够 经得起 高温 ， 砌成 而 墙 壁以 后 ， 由于砌 筑 的 质量 和 沙 浆 的耐 火性 能差 等原 因 ， 墙的 耐火性 不 如砖本 身 ， 一 砖 但 般砖墙 的耐 火 极限 都是 比较 高的 ， ２ 双面 如 ４ 抹灰 非 承 重普 通 粘 土 砖 实 体 墙 的 耐 火 极 限 为 ８ 时 ， 般 砖墙 在 火 灾 下承 受 几小 时 是 小 一 没问 题的 ， 般 不 会 发生 倒塌 口。 一 ｌ
火灾下钢筋混凝土柱温度场有限元模拟分析
文章编号：2095-6835（2023）19-0080-03火灾下钢筋混凝土柱温度场有限元模拟分析＊章晴雯（嘉兴职业技术学院，浙江嘉兴314036）摘要：近年来，建筑火灾频繁发生，带来巨大的经济损失和惨重的人员伤亡。
为了减小损失，并且做好灾后修复的工作，需要对建筑结构的抗火性能进行全面系统的研究。
分析确定了材料的热物理参数，利用ABAQUS 软件建立了钢筋混凝土柱的温度场计算模型，并且通过实验验证了模型的合理性，为进一步研究建筑结构的温度场分布和抗火性能建立了理论基础。
关键词：钢筋混凝土柱；温度场；热物理性能；数值模拟中图分类号：TU375文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.19.0241研究背景常见的建筑工程灾害包括地震、强风和火灾等。
其中火灾的发生频率远远高过其他建筑灾害。
据国家消防救援局统计，2020年全国发生火灾25.2万起，2021年发生火灾74.8万起，2022年发生火灾82.5万起，火灾发生的频次和死亡人数均有逐年上升的趋势。
火灾下建筑物抗倒塌设计以及火灾后建筑物的加固修复研究对维护国家利益和人民的生命财产安全具有十分重要的现实意义，因此非常有必要开展建筑结构抗火研究，制定相关的规范。
目前国内外针对结构抗火的研究方法大致分为3种，具体为试验、数值计算、性能化抗火设计。
其中数值计算方法因为其价格低廉、方便操作、周期短等优势得到了广泛应用[1]。
本文在分析比较材料高温物理特性的基础上，选择合适的热物理指标，利用大型有限元软件ABAQUS 建立钢筋混凝土柱的温度场数值模拟模型。
为进一步分析建筑构件在火灾下的温度场分布和建筑结构的火灾力学性能打下了基础。
2钢筋和混凝土材料热物理指标通过热对流和热辐射作用，火场温度传递到建筑的构件上，再通过热传导的作用，构件内部形成温度场。
要获得准确的温度场分布，就必须先确定建筑材料的热物理性能，包括热膨胀系数、导热系数和比热。
火灾中的建筑结构垮塌预测
钢 混 凝 土 结 构 在 火 灾 作 用 下 的力 学 性 能 和 破 坏 原 理 以 及 不 同结 构 的 破 坏 特 点 ，都 有 了较 为 深 入 的 阐 述 。 同 时 ，耐 火 研 究 的 范 围 已 由单 一 建 筑 结 构 向 多 构 件 组 合 建 筑 结 构 进 行 了 扩 展 。
在 ２０１５年 发 生 的 哈尔 滨 “１·２”大 火 中 ，由 于 在 灭 火 救 援 过 程 中 建 筑 主 体 结 构 发 生 坍 塌 ，导 致 ５名 消 防 战 士 牺 牲 ，多人 受 伤 。 近 年 来 与 之 类 似 的 由 于 火 灾 中或 火 灾
言 ，从 建 筑 结 构 耐 火 试 验 现 象 着 手 进 行 规 律 的 总 结 和 系 统 的 研 究 是 一 种 较 为便 捷 的 方 法 。 以试 验 为 切 入 点 进 行 研 究 ，需 要 两 个 必 要 条 件 ：一 是 涵 盖 各 种 结 构 形 式 的 各 类
’ ＰＩｈ＿ 。０Ｉｌｌ Ｊ Ｉ １ＩＩＩｌ ’｜ｌ¨¨· ‘’Ｉｈ ｑ’ ’’［１１｜· ‘ｌｌ¨ｌ ’ ＩＩ＿－ ’Ｉ… ‘ ’’
０ＩＩ｝＿· ¨¨Ｉ。 。 ＦＩＩ１‘
Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ
ｆｉｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｏｔｔｏｍ ｆｒａｍ ｅ ｏｆ ｍ ａｓｏｎｒｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
型 试 验 ；二 是 每 种 类 型 大 量 的 试 验 数 据 。试 验 类 型 方 面 ， 相 关 的研 究 已 经 比较 全 面 ，进 行 过 不 同 结 构 类 型 、不 同 受
火灾作用下钢筋混凝土梁温度场数值模拟及试验验证
火灾作用下钢筋混凝土梁温度场数值模拟及试验验证熊伟;李耀庄;严加宝【摘要】为研究钢筋混凝土梁在火灾作用下抗火性能,利用有限单元法与有限差分法混合解法,给出钢筋混凝土梁截面高温下温度分布数值计算方法,并编制数值模拟程序以分析高温下钢筋混凝土梁瞬态温度场.采用该分析程序计算结果与火灾试验结果对比分析,计算数据与试验结果吻合,表明此计算方法切实可行,数值模拟程序可较好预测钢筋混凝土梁火灾下截面温度场的分布.%In order to investigate the structural performances of reinforced concrete (RC) beams when exposed to fire, numerical computing method for temperature distribution of RC beams was developed by employing coupled FEM & FDM technique. Based on the numerical computing method, a FEM numerical simulation program was then established with the objective of analyzing the transient thermal field of RC beams under elevated temperature. The computational results are verified against the data obtained by experimental tests of RC beams under fire conditions, indicating that the analytical procedure is reasonably practicable in application of the numerical simulation program.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)007【总页数】6页(P2838-2843)【关键词】温度场;有限单元法;火灾;钢筋混凝土梁【作者】熊伟;李耀庄;严加宝【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;新加坡国立大学土木工程系,新加坡,119077【正文语种】中文【中图分类】TU973+.34建筑火灾是目前世界各国人民共同面对的灾难性问题，它给人们生命财产与资源环境等造成严重危害。
火灾作用下钢筋混凝土结构倒塌的数值模拟计算方法研究
火灾作用下钢筋混凝土结构倒塌的数值模拟计算方法研究摘要：本文以具有代表性的钢筋混凝土结构为研究对象，以构件截面温度场的求解为前提，通过对几种不同的结构分析软件加以比较、分析，选取有限元结构分析软件SAP2000为工具，运用等效截面算法对分析模型的截面尺寸和刚度进行修正，将复杂的火灾作用下结构的稳定性数值分析等效为常温状态下进行分析，降低了计算难度。
应用此种方法对一实际建筑火灾倒塌案例进行数值模拟并比较结果：采用本文所选取的方法计算量适中，计算结果与实际比较接近，且具有一定的安全余量的结论，可针对钢筋混凝土结构进行火灾倒塌的数值模拟分析。
关键词：火灾，钢筋混凝土，结构倒塌，数值模拟Abstract:this to has representative of reinforced concrete structure for research object, to widget section temperature field of solution for premise, by on several different of structure analysis software be comparison, and analysis, select limited Yuan structure analysis software SAP2000 for tools, using equivalent section algorithm on analysis model of section size and stiffness for amendment, will complex of fire role Xia structure of stability numerical analysis equivalent for at room temperature State Xia for analysis, reduced has calculation difficulty. Apply this method to a practical case of collapse of building fire numerical simulation and comparison of results: select the method of calculation by this moderate amount, calculated and real close, and concluded with certain safety margin, and numerical simulation analysis for collapse of reinforced concrete structure under fire.Keywords:fire, reinforced concrete, structural collapse, numerical simulation0引言火灾作用下建筑物的倒塌是建筑火灾的次生灾害之一，在火灾的高温作用下，建筑材料的性能迅速劣化，结构构件的承载力下降，导致建筑的完整性遭到破坏，甚至造成建筑物整体或局部的倒塌，是一种可导致重大人员伤亡和财产损失的灾害。
混凝土结构在火灾影响下的连续倒塌研究
结构抗连续倒塌设计方法
非线性动力拆除构件法：
这种方法的准确度最高，十分贴近结构真实的倒塌情况
设计流程：
（1）建立整体结构的非线性数值模型 （2）在结构上施加设计竖向重力荷载
结构抗连续倒塌设计方法
（3）按照从顶部至底部的顺序，逐层对每层内四个典型部位 的框架柱（角柱、长边中柱、短边中柱和内柱）进行拆除， 每次分析仅拆除一根柱构件，然后采用非线性动力法对拆除 后的动力响应进行分析。
真实结构响应 内力折减系数 非线性 线性 结构的线性静力响应
动力 动力放大系数
静力
结构抗连续倒塌设计方法
设计流程：
（1）建立结构的线弹性计算模型，并按照从顶部至底部的 顺序对每层内四个典型部位的框架柱（角柱、长边中柱、 短边中柱和内柱）进行拆除 （2）对拆除构件后的结构模型施加静力荷载，并进行静力 线弹性分析，在分析中引入动力放大系数以考虑动力因素 的影响，从而获得各构件的线性动力内力设计值
结构抗连续倒塌设计方法
拉结强度设计：
拉结强度设计是对结构构件之间的连接强度进行验算 使其满足一定的强度要求 以保证结构的整体性和备用荷载传递路径及其传递能力
结构发生倒塌的极限状态 为悬链线破坏机制
结构抗连续倒塌设计方法
拉结强度设计一般通过将实际超静定结构 简化为静定悬链线构件 来近似得到构件之间连接所需的最小强度 拉结强度设计无需对整个结构进行受力分析比较简便易行 但由于计算模型过于简化其参数的经验性成分较多 对于复杂结构，其可靠性和经济性也存在问题
结构抗连续倒塌设计方法
概念设计的主要内容包括：
（1）增加结构的冗余度，使结构系统具有足够的备用 荷载传递路径 （2）设置整体形加强构件或设置结构缝 （3）加强结构构件的连接构造措施，保证结构的整体性
火灾后方钢管约束加固钢筋混凝土柱力学性能数值模拟
火灾后方钢管约束加固钢筋混凝土柱力学性能数值模拟摘要：对外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱力学性能进行了数值模拟，分别建立了受火钢筋混凝土构件的温度场分析模型及加固后构件的三维单元力学分析模型。
使用ABAQUS有限元软件对外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱采用顺序耦合热-应力。
分析结果表明：加固后钢筋混凝土柱的承载力和刚度都会明显提高，组合柱力学性能将得到大大改善。
分析结果可为有关工程应用提供参考。
关键词：钢筋混凝土；火灾后；外包钢管；数值模拟Abstract: This paper discusses some issues on square RC column damaged after fire strengthened square steel tubular. A 3-D finite element model was established by ABAQUS. The temperature field and lateral load versus displacement curve were calculated by FEM. It was shown that the strength and rigidity of RC column after exposure to fire is to reduce, and the strengthened reinforced column can be greatly improved in bending capacity and rigidity. The results can be referred to for engineering application.Keywords: reinforced concrete column; post-fire; wrapped steel tube; numerical simulation0 前言火灾日益频发，对人民生命财产损失安全影响越来越大，火灾已成为严重威胁社会安全的问题[1]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
火灾作用下钢筋混凝土结构倒塌的数值模拟计算方法研究
摘要：本文以具有代表性的钢筋混凝土结构为研究对象，以构件截面温度场的求解为前提，通过对几种不同的结构分析软件加以比较、分析，选取有限元结构分析软件SAP2000为工具，运用等效截面算法对分析模型的截面尺寸和刚度进行修正，将复杂的火灾作用下结构的稳定性数值分析等效为常温状态下进行分析，降低了计算难度。
应用此种方法对一实际建筑火灾倒塌案例进行数值模拟并比较结果：采用本文所选取的方法计算量适中，计算结果与实际比较接近，且具有一定的安全余量的结论，可针对钢筋混凝土结构进行火灾倒塌的数值模拟分析。
关键词：火灾，钢筋混凝土，结构倒塌，数值模拟
Abstract:this to has representative of reinforced concrete structure for research object, to widget section temperature field of solution for premise, by on several different of structure analysis software be comparison, and analysis, select limited Yuan structure analysis software SAP2000 for tools, using equivalent section algorithm on analysis model of section size and stiffness for amendment, will complex of fire role Xia structure of stability numerical analysis equivalent for at room temperature State Xia for analysis, reduced has calculation difficulty. Apply this method to a practical case of collapse of building fire numerical simulation and comparison of results: select the method of calculation by this moderate amount, calculated and real close, and concluded with certain safety margin, and numerical simulation analysis for collapse of reinforced concrete structure under fire.
Keywords:fire, reinforced concrete, structural collapse, numerical simulation
0引言
火灾作用下建筑物的倒塌是建筑火灾的次生灾害之一，在火灾的高温作用下，建筑材料的性能迅速劣化，结构构件的承载力下降，导致建筑的完整性遭到破坏，甚至造成建筑物整体或局部的倒塌，是一种可导致重大人员伤亡和财产损失的灾害。
近些年来，建筑火灾倒塌事故频发，给人民群众财产和人身安全带来极大威胁。
本文以构件截面温度场的求解为前提，通过对几种不同的结构分析软件加以比较、分析，选取有限元结构分析软件SAP200为工具，运用等效截面算法对分析模型的截面尺寸和刚度进行修正，将复杂的火灾作用下结构的稳定性数值分析等效为常温状态下进行分析，降低了计算难度。
一、构件升温曲线的确定
建筑构件在火灾下将发生材料恶化、变形增加、承载力下降等一系列变化，
这些都直接或间接的与温度有关。
因此，研究建筑构件的升温曲线是进行结构火灾响应分析的基础。
为了统一标准，1912年国际标准化组织( ISO834 )建议采用英国提出的建筑构件耐火试验曲线作为国际标准火灾升温曲线，以下简称ISO834曲线，图形为一条单调上升的曲线，计算公式为：
(1.1)
式中：
T0—试验炉内的初始温度，℃；
T—燃烧开始后t分钟时试验炉内的平均温度，℃；
t—持续升温时间，min。
而实际火灾的升温曲线与标准升温曲线是不同的，如图 1.1 。
因此，采用ISO834曲线进行结构构件的热力学性能分析是偏于保守的，而采用数值模拟的方法确定构件的升温曲线更为科学。
二、构件截面温度场的求解
对于钢筋混凝土结构，由于混凝土材料的导热性能极差，导热系数仅为1.22－1.35W/m·℃，致使温度在构件截面上的传播十分缓慢，会形成不均匀的温度场。
本文建议应用大型通用有限元ANSYS软件的瞬态热分析功能（Transient）进行构件截面温度场的分析，具体方法是：定义单元类型为PLANE55单元，材料定义为混凝土（concrete），输入热传导速率、导热系数、比热、密度等材料参数，选定截面位置，划分网格为1×1cm，然后将升温曲线加载到模型中，选择分析类型为Transient，确定温升时间后点击Solve Current Load Step上的OK按钮，即可求解。
但是，通过数值模拟的方法求解构件截面的温度场需要耗费大量的计算资源和时间资源，文献《钢筋混凝土的高温性能及其计算》基于ISO834标准升温曲线给出了不同尺寸的梁、板、柱的构件截面在不同温升时间的温度场分布图表，
使用起来十分方便，而且误差在实际工程中也可以被接受。
本文建议跟据实际工程需要选择适合的构件截面温度场求解方法。
三、火灾作用下结构倒塌的数值模拟方法研究
本文应用火灾学相关知识，根据建筑物内火灾荷载和通风条件得到空间温度场，利用有限元工具ANSYS分析出相关受火构件的截面温度场，同时结合查取图表确定构件截面温度场的方法，按照等效截面的算法，对结构分析软件中的截面、钢筋等参数进行修正，将火灾作用下结构的数值模拟转化为常温下进行计算。
通过模拟，可以估算出火灾作用下建筑物可能发生倒塌的时间，使计算过程大大简化，对实际工程具有一定的指导意义。
等效截面基本原理是：根据已有的实验数据和理论结果，可以按照刚度等效和强度等效的原则把高温截面等效成常温下的钢筋混凝土构件截面，从而使整体结构的内力分析、构件的变形和强度验算采用实用计算方法成为可能。
具体计算方法见文献《火灾高温下钢筋混凝土框架结构内力计算及耐火极限分析》。
目前应用比较广泛的结构计算分析软件主要有：PKPM（又称PKPMCAD）、广厦2000、ANSYS、SAP2000等，通过笔者大量的调研工作，发现几种结构计算分析软件有着自己的优缺点，比较结果见表1.1。
通过对几种不同结构计算分析软件的比较、分析，发现SAP2000在模型输入难易程度、提供模型种类、温度耦合能力、结构分析能力、图形显示能力和计算资源需求等几个方面都有明显的优势，因此本文建议采用有限元SAP2000软件作为火灾作用下钢筋混凝土结构倒塌数值模拟的工具。