火灾作用下钢筋混凝土框架节点温度场分析

基于ABAQUS软件平台并结合足尺钢筋混凝土框架节点试件的耐火性能试验结果,分析了钢筋混凝土框架节点在ISO834标准升温曲线下的温度场分布,探讨了使用ABAQUS分析软件进行钢筋混凝土框架梁柱节点组合件温度场分析的方法、参数取值以及精度等问题.分析结果与试验结果吻合较好,表明本文基于ABAQUS软件和相应的参数选择进行钢筋混凝土框架结构温度场分析的方法是合理可行的.另外,本文还分析了框架节点在三面受火与四面受火情形下的温度场分布特点,比较了两种受火情形的温度场分布规律.     

自然火灾中钢结构构件温度场模拟

在既有一榀框架受火实验的基础上,建立了该实验框架的精确有限元模型。通过与试验结果对比,获得了较好的温度场模拟结果。从结构抗火设计实际需要的角度出发,探究不同火灾发展因素对构件升温的影响,使用ABAQUS模拟多种参数化火灾模型下构件温度场分布。研究表明：有限元软件ABAQUS能够获得较精确的温度场分布;考虑多种随机性参数更有利于钢结构抗火工程。     

钢筋混凝土框架节点火灾反应非线性分析

基于ABAQUS软件平台,开发了适用于钢筋混凝土框架节点火灾反应分析的梁单元用户材料模型及子程序.首先,以梁单元截面积分点编号为依据,输入各积分点的温度-时间曲线;然后,利用塑性增量理论,考虑混凝土材料的受拉断裂和受压软化,建立了可用于框架节点火灾反应分析的混凝土材料模型,并且编制了用户子程序UMAT.用该方法对恒定加载与火灾升温耦合作用下的钢筋混凝土框架节点进行了全过程分析,分析结果与试验结果吻合较好,表明该方法是合理可行的.     

火灾后方钢管钢筋混凝土短柱承载力分析

在确定了ISO-834标准火灾作用后钢材和混凝土应力应变关系的基础上,首先利用ABAQUS有限元软件建立火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱温度场及力学分析模型,计算结果得到以往试验结果验证。然后分析了截面边长、配筋率、受火时间、含钢率、材料强度等参数对火灾作用后钢管钢筋混凝土短柱承载力的影响规律,结果表明,受火时间、截面边长是影响其承载力的主要因素。最后提出了火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱承载力的理论公式,为其灾后修复和加固提供参考。     

不同跨受火时两层两跨钢框架火灾行为试验

为对不同跨受火时的两榀两层两跨钢框架足尺结构进行试验研究.受火工况有一层两跨梁柱同时受火,节点被保护不受火和一层两跨梁单独受火,节点被保护不受火两种形式.分析宏观试验现象、温度场以及变形情况,得出钢框架各个构件的温度场分布和变形规律,并在此基础上对钢框架的整体变形全过程进行全面分析,考虑了内力重分布的影响.结果表明:钢框架各构件在火灾作用下的破坏特征与单个构件在火灾行为下的破坏特征有所不同;框架柱的变形对不同跨的组合梁挠度变化有着不同的影响,有些影响是有利的,而有些影响却是负面的;内力重分布和造成内力重分布的各种因素所起的作用时时刻刻发生着变化,当两种不同的因素交替起主导作用时,便发生位移拐点现象.     

钢筋混凝土构件在受火时的力学性能分析

在计算混凝土截面受火时温度场分布的基础上,用非线性有限元法对钢筋混凝土构件的防火承截力进行了计算,由此得到了其在受火时的时间变形全过程曲线并分析了不同参数对钢筋混凝土构件的防火承截力的影响,结果证明该方法能有效地用于分析钢筋混凝土构件和结构的防火性能.     

双面受火钢骨-方钢管混凝土柱的温度场分析

研究相邻两面受火情况下钢骨-方钢管混凝土柱截面温度场分布,设计了钢骨-方钢管柱在ISO-834标准升温情况下的温度场试验,运用有限元分析软件ANSYS建立模型,与试验结果比较,验证模型和计算程序的可靠性.研究表明,与四面受火下截面温度分布形式相比,相邻两面受火下截面温度整体偏低,材料损伤相对较轻,但截面温度近似沿对角线对称分布,这种分布会导致初始挠度与附加的偏心距.在工程常用范围内,分析了多个参数对钢骨-方钢管混凝土截面温度场的影响规律,结果表明,升温时间和截面边长对截面温度场分布影响较大.研究可为相邻两面受火情况下钢骨-方钢管混凝土柱的设计和耐火性能分析提供理论基础.     

火灾下钢筋混凝土结构热弹塑性变形分析

为了研究钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能,利用弹塑性理论,根据材料不同的屈服法则,分别给出了钢筋和混凝土材料考虑温度变形和徐变变形热弹塑性问题的增量本构方程。考虑钢筋和混凝土力学性能随温度的变化,编制程序对钢筋混凝土简支板进行了非线性分析,并利用相关文献的试验结果,对本构方程的正确性和适用性进行了验证。对火灾作用下1榀单层单跨钢筋混凝土框架进行了非线性分析,并给出了部分节点位移随受火时间的变化规律。结果表明,钢筋混凝土结构在高温下会产生很大变形,钢筋混凝土框架梁柱节点位移随受火时间变化的曲线并不是呈单调变化趋势,有拐点存在,梁柱节点竖向位移值小于梁跨中节点值。     

钢筋混凝土受压构件防火性能的非线性分析

通过对Fourier热传导方程的数值求解，推导出了钢筋混凝土矩形截面在不同受火条件下温度场分布，将得到的温度数据结果自动传递到非线性有限元程序中，并采用考虑材料高温下徐变影响的钢材和混凝土随温度而不断变化的本构关系，对钢筋混凝土受压构件进行了受火时时间-变形全过程曲线的计算，分析了混凝土受压构件在受火时的各种力学性能变化以及截面尺寸，混凝土保护层厚度，钢筋布置等不同参数对钢筋混凝土受压构件的防火承载力的影响，得到了钢筋混凝土受压构件在受火时的破坏特征是由荷载、高温下材料强度的下降和温度场不均匀分布等因素共同作用下的突然失稳破坏，结果与现有欧洲结构防火规范吻合较好。     

钢筋混凝土板温度场的非线性有限元分析

为能够有效地确定钢筋混凝土板的温度场,基于经典温度场理论,提出水分修正系数以考虑其湿阻作用,编制了混凝土板温度场的非线性有限元程序;利用程序分析水分修正系数对板温度场的影响,对比表明水分修正系数取值2.0时,计算结果与试验结果吻合良好.在工程常用范围内,分析了导热系数、蒸发温度值、混凝土初始密度、对流系数和辐射系数等参数对板温度场的影响规律.结果表明:导热系数是影响板截面温度分布的主要因素,受火面辐射系数和背火面对流系数是次要因素;蒸发温度值对板背火面附近温度平台有重要影响;混凝土初始密度、受火面对流系数和背火面辐射系数对截面温度场的影响较小.     

四面受热时型钢混凝土柱的简化计算方法研究

高温作用下型钢混凝土柱的力学性能的有限元分析是进行其抗火性能设计研究的重要途径。基于型钢和混凝土材料在高温下的力学性能曲线,简化得到其计算模型,通过ABAQUS软件分析,研究了高温下型钢混凝土柱在不同时刻的温度场分布,根据分析得到的结果确定了柱截面等温曲线的位置,结合常温下型钢混凝土柱的计算公式对高温下的计算公式进行了研究,简化得到了高温下型钢混凝土柱极限承载力的计算公式,根据已有的试验资料对所推导型钢混凝土柱简化计算方法的正确性进行了分析,结果表明:利用文中简化的计算公式计算所得的型钢混凝土柱的弯矩值为865 kN,轴力值为132 kN·m,与其试验值具有一定的吻合度。     

火灾后型钢混凝土平面框架抗震性能有限元分析

建筑火灾的频繁发生给人们的生命及财产安全带来的危害越来越大,建筑结构抗火性能研究已成为建筑结构安全分析领域的一个重要课题.针对火灾后型钢混凝土柱-型钢混凝土梁-钢筋混凝土楼板单层单跨组合平面框架的抗震性能进行了研究,运用有限元分析软件ABAQUS建立了模型,考虑受火时间、柱轴压比和梁跨中荷载等因素对其的影响,研究了火灾后型钢混凝土框架的滞回曲线和骨架曲线,并在此基础上分析了各参数对火灾后型钢混凝土框架延性和耗能方面的影响.通过分析可知在相同轴压比和相同梁跨中荷载的情况下,受火时间越短滞回曲线越丰满,亦即抗震性能越好;在相同受火时间的情况下,轴压比越小滞回曲线越丰满;而梁跨中荷载大小变化对滞回曲线影响较小.且在最不利的情况下,延性系数为3.53,等效粘滞阻尼系数为0.24,说明型钢混凝土框架结构具有的良好的延性和抗震性能.     

基于ABAQUS的钢筋混凝土框架火灾分析方法

提出了利用梁单元进行钢筋混凝土框架结构火灾分析的方法.以ABAQUS为基础,通过编制高温下混凝土材料子程序和用户自定义场变量子程序,确定了钢筋混凝土梁柱截面混凝土和钢筋的温度,并进一步确定了高温下混凝土的增量应力应变关系.计算结果与ABQUS混凝土模型的对比表明本文方法合理.     

火灾下FRP筋混凝土柱性能

为了深入了解FRP筋混凝土柱的抗火性能.采用有限元方法分析了火灾作用下FRP筋混凝土柱的温度场和力学性能.研究结果表明,通过减小配筋率或增大截面尺寸可以提高柱的抗火性能,存在一个最佳保护层厚度使柱的抗火性能达到最佳.通过对结果进行分析,拟合出关于配筋率和截面尺寸的耐火时间公式.通过与已有试验对比,验证了该有限元模型的有效性.     

桁架式钢骨混凝土梁柱边节点受力性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能进行了分析,结果表明,有限元分析的结果与试验结果吻合良好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能.在此基础上对核心区不同约束措施进行了非线性分析,为后续的试验研究提供参考.     

镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板耐火性能试验研究

镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板的下层为预制新型耐火材料镁晶板，上层为现浇钢筋混凝土板。为了研究镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板在不同荷载比下的耐火性能及耐火等级，对3块叠合楼板试件进行ISO-834标准升温下的受火试验，得到叠合板不同位置的受火时间—温度曲线和受火时间—跨中位移曲线。试验表明，叠合板具有良好的耐火性能，耐火极限可达到1.5 h以上。利用有限元软件ABAQUS分析了试件的耐火性能，通过与试验结果对比，验证了模型的可靠性，进而采用模型考察荷载比、镁晶板厚度、混凝土保护层厚度、钢筋和混凝土的强度对叠合楼板耐火极限的影响。分析表明，荷载比和镁晶板厚度对叠合楼板耐火极限影响较大。基于参数分析结果，给出不同荷载比和不同镁晶板厚度叠合板的耐火极限。     

火灾下钢筋混凝土墙计算模型及影响因素分析

采用有限元软件ABAQUS对火灾下钢筋混凝土墙的变形全过程进行了计算,计算结果与以往实验结果吻合较好。在此基础上,系统分析了轴压比、侧向荷载比、高厚比、墙厚度、混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、配筋率和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土墙变形和耐火极限的影响规律。研究结果表明,受火过程中,钢筋混凝土墙在无侧向荷载且轴压比或墙厚度较大、高厚比较小等情况下容易发生反向挠度现象,在工程常用参数范围内,墙耐火极限随着轴压比、侧向荷载比、高厚比、钢筋屈服强度或配筋率的增加而减小,随着墙厚度或混凝土强度的增加而增加。     

再生混凝土强度对筒体耐火性能的影响

为进一步推动再生混凝土的应用,对再生混凝土构件的耐火性能进行了试验研究.设计了2个再生混凝土强度等级分别为C20和C30的全再生钢筋混凝土筒体模型,再生粗骨料及细骨料取代率均为100%.在试验炉内对筒体施加竖向轴力,并按标准曲线升温,进行了筒体模型在轴力及高温共同作用下的试验研究.对比分析了2个模型的耐火极限、温度场、破坏特征、墙体挠度及竖向位移.利用ABAQUS软件,模拟分析了筒体内部温度场并与试验结果进行了对比,两者符合较好.研究表明,随再生混凝土强度的提高,筒体的耐火性能逐渐降低,耐火极限下降,易发生高温膨胀破坏.     

高强混凝土框架节点的抗震性能研究

通过对四榀高强混凝土框架节点缩尺模型的抗震性能研究,发现用高强混凝土做框架节点,其破坏形式同普通混凝土一样,也是经历了初裂、通裂直至破坏。通过对核心区配箍量的变化,研究了梁端位移延性和节点的抗裂强度,得出用高强混凝土做框架节点,核心区可适当减少配筋,能保证工程抗震的实践要求,施工方便,有良好的经济效益。