火灾下结构倒塌研究
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极端火灾会导致结构倒塌，进而造成严重损失。通过建立整体结构火灾模型，模拟火灾下结构倒塌的全过程，可以定量化了解结构抗火灾倒塌能力，提出更有效的结构抗火设计方法。
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Download混凝土框架结构火灾连续倒塌数值分析模型,
工程力学, 2012, 29(4): 96-103.
摘要：连续倒塌是整体结构的力学行为，为了研究火灾作用下混凝土框架结构整体抗倒塌性能，建立了用于分析钢筋混凝土构件火灾反应的杆系纤维梁模型和板构件的分层壳模型。在构件层次，模型将各积分点的截面划分为若干纤维（层），纤维（层）被赋予不同的材料属性以考虑钢筋和混凝土的贡献，并通过平截面假定来定义构件变形和纤维（层）应变之间的协调关系；在材料层次，模型将温度-应力路径离散为若干加载步，然后在每个加载步内计算纤维（层）在温度和应力耦合作用下的各种应变分量。通过与一系列试验对比，说明了该模型在模拟混凝土梁、柱和楼板时的准确性和高效性。为了模拟整体结构倒塌过程中的不连续位移场，在模型中引入了构件破坏准则和单元生死技术，可以考虑构件破坏造成的内力重分布对整体结构力学响应的影响。最后，通过一个整体框架结构的火灾倒塌模拟，分析其连续倒塌过程和机理。
关键词：混凝土框架结构，火灾倒塌，数值模型，纤维梁，分层壳，破坏准则
高温剥落对混凝土框架抗连续倒塌性能的影响,
铁道科学与工程学报, 2010, 7(sup.): 154-157.
摘 要：为了认识混凝土高温剥落对混凝土框架结构抗倒塌性能的影响程度，在整体结构火灾倒塌数值分析模型中引入了文献建议的混凝土剥落简化计算模型，对一栋八层框架结构的火灾倒塌过程进行了模拟。结果表明，当受火区域面积不大时，混凝土剥落对整体结构体系的抗连续倒塌能力影响有限。基于这些结论，对火灾下的整体结构倒塌模拟提出了建议。
关键词：混凝土框架结构，高温剥落，火灾倒塌
基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析,
建筑结构学报, 2009, 30(6): 44-53.
摘要：为分析和模拟多层混凝土框架结构在火灾下的反应及其破坏过程，本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元，建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。此单元模型将构件截面划分成多个纤维，可以考虑构件截面的不均匀温度场分布及其材料非线性和几何非线性问题。为验证模型的准确性，对单层混凝土框架进行了火灾反应分析，并与具体的试验结果进行了比较。最后，对一多层框架进行了火灾反应分析，并比较了不同火灾场景的结果，分析了其反应规律以及破坏过程。
关键词：火灾反应;纤维模型;梁单元;倒塌;多层框架
火灾下空间混凝土框架结构的反应分析与模拟
自然灾害学报, 2007, 16(6):88-92.
摘要:根据作者开发并经过试验验证的纤维梁单元模型和分层壳单元模型,通过考虑他们之间的协调关系,建立了考虑楼板的空间混凝土框架结构火灾反应数值模型,并通过作者开发的火灾反应分析系统RCFire,实现了整体结构的火灾反应分析。纤维梁单元模型和分层壳单元模型均通过在截面上进行细分,从而考虑了不均匀温度场及材料非线性的影响。通过对一个具体框架火灾反应的分析,探讨了整体结构火灾反应的规律,为结构设计人员提高建筑结构的火灾安全提供参考。
关键词:火灾反应;空间混凝土框架;单元模型;数值模拟
Fiber
beam element model for the collapse simulation of concrete structures
under fire,
Proc. International Symposium on Computational Mechanics
(ISCM2007), Yao ZH & Yuan MW (eds.), Beijing: Tsinghua University
Press & Springer, July 30-August 1, 2007, Beijing, China, 288 &
CDROM.
Abstract: In order to analyze and
simulate the collapse of reinforced concrete (RC) elements under fire,
a novel numerical model based on the fiber beam model is proposed in
this paper. By dividing the cross section of beam element into many
small concrete and steel fibers and assigning different materials to
each fiber, this model can consider the non-uniform temperature distribution
across the section and simulate the behavior of cracking or crushing
for concrete and yielding for steel. The explicit tangential stiffness
matrix is deduced for proposed fiber beam with Total Lagrangian (TL)
description, and the incremental equilibrium equations are also established.
Finally, the proposed fiber model is validated by comparing with various
experimental results.
Key words: fiber model, beam element, fire, collapse, nonlinearity