火灾高温作用下钢筋混凝土梁截面温度场的计算与分析

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1、第36卷第6期四川建筑科学研究2010年12月SichuanBuildingScience73火灾高温作用下钢筋混凝土梁截面温度场的计算与分析徐海生，王修信(1．金陵科技学院建筑工程学院，江苏南京210001；2．东南大学土木工程学院，江苏南京210096)摘要：采用有限元一差分相结合的方法编制了钢筋混凝土梁构件截面内部瞬态温度场计算分析的程序，验证表明与精确解符合程度较好。并应用该分析程序进行了三面受火的混凝土矩形梁构件在不同时刻截面内部温度场的计算与分析，对计算结果也进行了对比验证，精确度较高，由此得到混凝土梁构件在各种情况下的截面温度场及其分布的特点与规律，为进一步研究钢筋混凝土梁构件

2、的抗火性能提供了基础。关键词：温度场；高温；钢筋混凝土梁；有限元中图分类号：TU375．1文献标识码：A文章编号：1008—1933(2010)06—073—05CalculationandanalysisoftemperaturefieldinreinforcedconcretebeamagainstfireXUHaisheng．WANGXiuxin(1．DepartmentofBuildingEngineering，JinlingInstituteofTechnology，Nanjing210001，China；2．CoHegeofCi、rilEngineering，SoutheastU

3、niversity，Nanjing210096，China)Abstract：Bycombiningfiniteanddiferencemethods，thetransienttemperaturefieldprogramiscompiledanditwasvalidatedbytheprecisedata．Temperaturefieldinrectangularcrosssectionofreinforcedconcretebeamsubjectedto3or4-sidefireiscalculatedandanalyzedthroughtheprogramandtheresultish

4、ighaccuratebycontrastingotherresearchdata．Onbasisofit，wecouldobtainthetransienttemperaturefieldinreinforcedconcretebeamagainstfireinanytimeandcouldmakeafurtherstudyontheperformanceofreinforcedconcretebeaminhightemperature．Keywords：temperaturefield；hightemperature；reinforcedconcretebeam；finiteelemen

5、t载的情况下，结构反应加剧，抵抗破坏及变形等能力0引言明显下降，超静定结构还会出现内力重分布现象。分析与计算建筑火灾环境中构件内部温度场的熟悉、掌握构件内部的温度场分布及变化，才能进一分布及变化，是研究钢筋混凝土构件及结构在建筑步研究与分析火灾作用下钢筋混凝土构件的结构反火灾作用下的性能与行为的基础以及重要内容。应，如承载力、挠度的变化。火灾中建筑结构或构件的火灾反应从起火时就钢筋混凝土梁在火灾高温作用下的导热属不稳已开始，可燃物经着火燃烧，释放出大量的热，通过定导热，构件内温度场为瞬态温度场。热对流、辐射作用于结构表面，使其表面温度迅速升1构件的热传导微分方程[1-2]高，再由热传导向结构

6、内部传导，热作用延伸至构件内部，在结构或构件内部形成一非均匀的温度场，从根据傅立叶定律，固体的导热微分方程为而引起构件的温度反应：建筑结构材料(混凝土、钢pc警=A(++)(1)筋、钢材等)出现(不均匀)升温，发生一系列物理甚式中A——材料的导热系数，单位为W／m·℃；至化学反应，从而导致其力学性能的改变，继而引起物体的瞬态温度场(具有场的性质)，建筑构件的(截面)强度和刚度发生变化，在原有荷单位为oC；——过程进行的时间，单位为S；收稿日期：2008-09—10P——材料的密度，单位为kg／m；作者简介：徐海生(1972一)，男，江苏南通人，硕士，副教授，主要从事混凝土结构研究。c——材料

7、的比热容，单位为J／(kg·℃)；E—mail：xhsmarine@163．eomqv——材料的内热源强度，单位为W／m。。74四川建筑科学研究第36卷△￡——已知时间步长；2温度场的分析方法{}——初始温度场或前一时在给出室内火灾气体温度一时间关系曲线的基刻的温度场，从而求得础上，通过求解热传导微分方程，直接计算构件内的t时刻的温度场{}。，温度历程。具体可以采用差分解法、有限元解再由{}，去求t+法、有限