钢筋混凝土结构火灾反应数值模拟及软件开发.pdf

大连理工大学
博士学位论文
钢筋混凝土结构火灾反应数值模拟及软件开发
姓名:刘永军
申请学位级别:博士
专业:水工结构工程
指导教师:林皋;李宏男
20020501
易于使用。用试验数据对㊣的计算结果进行了验证,结果表明摘要建筑火灾引起的高温对梁、柱、板、墙等建筑构件的强度和变形有明显的影响。灾科学与技术的发展,西方发达国家逐步采用性能化的防火设计方法,这种转变使计算机软件成为一种主要的设计和分析工具,离开计算机软件来分析大量建筑构件在各种不同的约束、荷载、火灾条件下的反应是不现实的。本文主要工作包括两大部分。第一部分是建立钢筋混凝土结构火灾反应非线性分析有限元模型;第二部分是开发模拟钢筋混凝土结构火灾反应的计算机软件。具体研究内容如下:频剂嘶鹪种懈纸罨炷凉辜谖露瘸∷媸奔浔浠募扑愎剑⒘巳确应分析模型,合理简化了温度场的火边界条件。开发了温度分析单元,考虑了混凝軴提出的建立常温下混凝土本构模型的思想,建立了混凝土在高等的影响。开发了分层的平面应力单元及杆单元,用于模拟钢筋混凝土结构中的混⒄沽斯蚝L岢龅幕炷猎诔N孪碌娜竟鼓P停⒘嘶炷猎诟呶隆由于火灾试验设备以及火灾试验本身极其昂贵,在一定试验数据的基础上,开发计算机软件用来模拟建筑构件及结构在火灾中的反应变得越来越重要。另外,随着火土和钢筋的热工性能随温度的变化。对影响温度场的参数进行了研究,得到了一些温、双轴应力状态下的正交异性非线性弹性本构模型,考虑了混凝土的开裂、压碎三轴应力状态下的正交异性非线性弹性本构模型,对钢筋混凝土构件在火灾中反应的三维非线性有限元分析方法进行了探索。低逞芯苛擞邢拊J莩〉目墒踊际酰岢隽艘恢只邢拊J莩〔噬图的新方法一扫描母元法。这种方法的特点是简单易懂,结果准确,计算量小,易7⒘朔窍咝杂邢拊7治鋈砑糜诩扑慊鹪止讨懈魇笨坦辜内的温度以及结构的位移、内力等。友好的用户界面以及图形化的前后处理器使新的结论。凝土及钢筋。于实现。具有较高的精度。
包括燃烧学、传热学、工程力学、材料科学、工程数学、有限:无技术、软件工程学、设计软件,还有大量艰苦工作要做。关键词:钢筋混凝土结构:火灾:计算机软件;非线性有限元分析:科学可视化对钢筋混凝土结构在火灾中的反应进行数值模拟及软件开发,涉及到很多学科,计算机图形学等,因此,要想把开发成面向工程实际的结构抗火分析及
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绪第一章论概述人数约人,比其它自然灾害中死亡人数的总和还多,直接经济损失亿喜⒊山裉斓慕ㄖ牖鹪盅芯渴笛槭、,继续对火灾科学和工程问题进性全面研究。现在,除了建筑与火灾研究实火灾给人类的生命、财产、资源、环境造成巨大危害。据报道,美国每年火灾致死美元,约占%。我国的情况也不容乐观,年月日,辽宁阜新艺苑歌舞厅火灾,烧死耍日,新疆克拉玛伊友谊馆火灾一次烧死人,火灾造成的经济损失平均每年约谠H嗣癖摇为了防止火灾发生以及减少火灾造成的损失,世界很多国家都成立了专门的研究机构。美国对火灾研究较早【唬瓿闪⒘,年,一场大火烧毁了堑乃姆之一,引起了国会对火灾的重视,陆续给了国家标准局许多与火灾相关的研究项目。年,美国发现其火灾损失是欧洲发达国家火灾损失的倍以上,国会决定资助国家标准局与其它两个机构一起进行建筑材料的耐火性能研究,这项研究的成果为后来美国的火灾研究奠定了坚实的基础。二次大战以后,国家标准局对各种有机物的火灾安全问题以及光谱火灾探测器进行了研究。年,国家标准局对烟气运动研究取得进展。年,在美国的火灾研究历史上是重要的一年,一份题目为“美国在燃烧”报告提交给总统,报告中陈述了美国火灾问题的严重性以及美国对这个问题的冷漠,强调美国人需要在火灾中得到保护,并建议了具体步骤。年,美国组织了防止及控制火灾联合行动,并在国家标准局成立了火灾研究中·.冶曜季指奈1准及技术国家研究院甆辏钩闪了阻燃化学协会瓼4幽且院螅拦幕鹪盅究取得了很大进展。年,火灾研究中心和建筑技术中心验室和标准及技术国家研究院以外,一些协会绮ㄌ乩妓嘈以及哈佛大学、麻省理工学院、伯克利加州大学、马理兰大学、伍斯特理工学院等高等院校也在积极参与火灾科学研究。英国的火灾研究历史,可以追溯到年【,英国的火灾试验场在建成,在该试验场可以进行各神构件抗火性能和材料燃烧性能的试验。年,火灾工程师协会—闪ⅲ年,火灾保险委员会新的火灾试验炉在ǔ伞6未笳狡诩洌A摘要:首先介绍火灾科学的产生及发展;其次重点介绍建筑火灾的研究进展:最后介绍本文的选题背景及主要研究内容。关键词:火灾;钢筋混凝±结构;火灾安全工程;数值模拟;计算机软件
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