局部火灾下RC框架梁数值模拟研究

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钢筋混凝土结构作为当今主要的建筑结构形式之一,其在火灾下的受力性能受到了研究人员的广泛关注。本文结合湖南省科技计划重点项目“钢筋混凝土框架结构火灾反应全过程分析与仿真研究”,对受火情况下钢筋混凝土结构中构件的反应进行了研究,并编制了高温下构件的反应分析程序。具体进行了以下几个方面的工作:1.介绍和分析了现有钢筋混凝土结构抗火设计的方法,讨论了各种设计方法的优缺点,从而选取了适当的方法对高温下钢筋混凝土构件的反应进行分析。2.将国内外关于混凝和钢筋高温力学性能的变化规律进行了比较,从而选取了适当的材料高温力学性能变化规律进行钢筋混凝土构件反应分析。材料的变形考虑了应力-应变变形、自由膨胀变形、瞬态热应变和短期高温徐变,在此基础上推导了高温下混凝土的热力耦合本构模型及钢筋的热力耦合本构模型。3.采用等截面梁柱单元对构件进行离散:将构件沿长度方向分段,沿截面方向进行网格划分,各段离散成许多等截面棱柱体单元。根据截面的本构关系与梁柱单元的特点,结合材料的本构模型,推导了构件的总刚度矩阵和平衡方程。4.采用结构力学的方法将周围构件对受火构件的约束作用简化成弹性约束作用在构件的两端,通过修改总刚度矩阵反映其约束影响。引入构件边界条件,采用Newton-Raphson方法求解平衡方程得到火灾下构件的反应。采用Frotran语言编制了高温下钢筋混凝土构件反应分析程序。
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