论文部分内容阅读
高温下钢筋混凝土框架将呈现出与常温不同的高温变形以及内力重分布特征。本文的研究工作主要分为三部分。首先是开发了火灾下钢筋混凝土框架结构的温度场计算以及结构反应分析程序;第二,研究了高温下普通混凝土框架结构与高强混凝土框架结构的变形特征以及相互差异;第三,研究了高温下普通混凝土框架结构与高强混凝土框架结构的内力重分布规律以及相互差异。
1.基于三维瞬态温度场的数学模型,编制了火灾下钢筋混凝土框架结构的内部温度场分析模块(FIRES1-T)。推导了八结点单元导热矩阵、蓄热矩阵等的解析表达式;推导了求解温度场时用到的切线刚度矩阵的解析表达式,并与改进的一维变带宽矩阵储存方法相结合,提高了温度场有限元分析过程的计算速度;在三维温度场分析的基础上引入了构件有效长度的概念,实现了三维温度场计算向二维的转化,减少了温度场分析的自由度,进一步优化了温度场分析程序。
2.基于二维平面有限元力学模型,编制了钢筋混凝土框架结构高温反应全过程分析模块(FIRES1-S)。引入有效应变的概念,简化了混凝土的非线性弹性模型,并将其推广到高温情况,建立了钢筋混凝土的高温有限元模型;针对不同梁柱线刚度比和不同柱子轴压比的情况进行了普通混凝土框架结构的高温变形分析;考虑高强混凝土的高温爆裂效应,研究了高温下高强混凝土框架结构的变形特征,并与普通混凝土框架结构的相应结果进行了对比。
3.基于简化的梁单元模型,编制了火灾下钢筋混凝土框架结构的反应分析程序(FIRES2)。在简化混凝土非线性弹性模型的基础上,建立了钢筋混凝土高温梁单元模型,推导了高温下钢筋混凝土梁单元的单元刚度矩阵和荷载向量的表达式,并将其应用于程序设计;针对不同梁柱线刚度比和不同柱子轴压比的情况进行了普通以及高强混凝土框架结构的内力重分布研究。