火災(zāi)下鋼筋混凝土構(gòu)件溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、火災(zāi)作用下混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)分布規(guī)律是結(jié)構(gòu)抗火研究的基礎(chǔ)。本文結(jié)合湖南省科技科技重點(diǎn)項(xiàng)目“鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)全過(guò)程分析和仿真研究”，將傳熱學(xué)基本理論和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合，運(yùn)用有限元和有限差分相結(jié)合的方法，編制了構(gòu)件溫度場(chǎng)計(jì)算程序，分析了混凝土梁柱構(gòu)件在三面受火條件下溫度場(chǎng)的變化規(guī)律。進(jìn)行的主要工作如下： (1)對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于混凝土熱工參數(shù)隨溫度變化的規(guī)律進(jìn)行了歸納總結(jié)和比較：以熱傳導(dǎo)基本方程為依據(jù)，詳細(xì)推導(dǎo)了高溫條件下，截

2、面溫度場(chǎng)的有限元方程，為溫度場(chǎng)程序的編制打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 (2)對(duì)高溫條件下有限元方程準(zhǔn)確性有重要影響的參數(shù)-傳熱系數(shù)進(jìn)行了深入的探討和研究。分析了流體運(yùn)動(dòng)發(fā)生的原因、流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、流體的物理性質(zhì)、混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，形狀和位置等因素對(duì)傳熱系數(shù)的重要影響，為試驗(yàn)研究時(shí)考察綜合換熱系數(shù)對(duì)混凝土構(gòu)件溫度場(chǎng)的影響提供理論依據(jù)。 (3)以C++語(yǔ)言為平臺(tái)，建立了混凝土構(gòu)件溫度場(chǎng)計(jì)算流程圖并編制了相應(yīng)的程序，且將計(jì)算數(shù)據(jù)

3、和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)照和比較。利用編制的計(jì)算程序分析了不同的熱工參數(shù)、截面尺寸和受火時(shí)間等因素對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明：實(shí)測(cè)所得的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)和計(jì)算所得數(shù)據(jù)基本一致；同一熱工參數(shù)在不同文獻(xiàn)中的取值對(duì)溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果的影響不大；在同一截面上各點(diǎn)溫度不同，存在著較大的溫度梯度；靠近受火面，混凝土的溫度高，而離受火面越遠(yuǎn)，混凝土的溫度越低，說(shuō)明加大混凝土的保護(hù)層厚度，可以有效提高混凝土梁柱的抗火性能；在截面不同高度上，隨著受火時(shí)間延長(zhǎng)，混