混凝土楼板在火灾下局部开裂破坏的有限元模拟

摘要

火灾中的钢框架结构其混凝土楼板在高温下会发生大变形,导致楼板中存在非常显著的局部裂缝.这种局部大裂缝会导致钢筋直接暴露在火中,削弱楼板的"膜效应",以至于显著降低楼板乃至整体结构的耐火极限.有鉴于此,本文编制了非线性有限元程序可同时预测楼板在火灾下的整体性能(变形和耐火极限)以及局部裂缝的开展和延伸.有限元程序中采用扩展有限元方法来模拟楼板中的局部裂缝,原因在于这种方法可以在较好的模拟局部裂缝开展的同时避免在计算过程中重新划分网格的需要.有限元模型的计算结果经过了试验验证,表明本文的有限元程序可较好的预测火灾下局部裂缝在楼板中的开展和并可有效预测其裂缝宽度.本文的有限元程序为研究者和工程界提供了一个可同时评估楼板整体抗火性能如变形和耐火极限,和局部开裂破坏的有效工具.