混凝土结构火灾温度场判定及数值模

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发布时间：2021-09-18

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混凝土结构火灾温度场判定及数值模拟
孙晋博
(江苏省建筑科学研究院有限公司。江苏南京210008)
[摘要】文章简要介绍了混凝土结构火灾后温度场判定方法，并根据热传导方程，对结构分析中温度场的差分算法进行
了推导。
[关键词】火灾；温度场；热传导方程；差分
[中图分类号]TU352．5 [文献标识码】A [文章编号]1005—6270(2013)01—0046—02
Judgment and Numerical Simulation of Fire Temperature Field in Concrete Structure
SUN Jin—b0
(Jiangsu Reseavch Institute of Building Science Co．，Ltd，Nanjing Jiangsu 210008 China)
Abstract：This paper makes a brief introduction of judgment method abuout temperature field during the fire
in concrete structure，and deduces formulas of difference method in structure analysis．
Key words：fire；temperature field；equation of heat conduction；difference
O 引言
火灾，显著威胁着大自然和人类的生命财产安全。随着
社会进步，科技的发展，人类生活中的电器、燃气设施大量
增加，增加了火灾发生的隐患；同时，大量高层建筑的出现．
给防火．灭火提出了更加严峻的考验
目前的建筑主要以钢筋混凝土结构居多．混凝土构件在
火作用的影响下．材料性能出现了劣化．如混凝土强度降低．
钢筋力学性能下降：钢筋和混凝土间握裹力降低．混凝土碳
化深度增加．构件耐久性降低等现象。因此研究混凝土构件
在火灾中截面温度场变化及温度在构件中的传播机理．对火
灾中结构损伤模拟．灾后鉴定与修复等具有重要意义
1 理论背景
温度场的概念，是和时间、空间相关的。在某个时间点．
特定空间内所有坐标处温度值的集合．即为该时刻．该空间
的温度场。即温度场可以表述为时间t和空间坐标x．Y．z的
函数．通常情况下，该函数为隐式函数。
，t) (1)
对于混凝土结构．其构件在过火时的温度场与室内可
燃物性质、数量、分布以及建筑通风条件等密切相关[121。火
灾的主要阶段如下：
(1)火灾初期主要为可燃物发热并释放出气体，燃烧
速度主要取决于可燃物自身的性质。
(2)随着温度升高，可燃气体达到燃点燃烧．并膨胀．
这时便形成“烘燃”：随着燃烧的进行．氧气不断被消耗．燃
烧速度放缓．温度升高速度减慢．这时便进入定常燃烧的火
灾中期，这时火灾温度与发热量均达到最大值．在这个阶
段，燃烧速度取决于氧气供给(通风条件)[31。
(3)最终，随着可燃物消耗殆尽，火灾进入衰退期[41。
一个典型的火灾过程详见图l。
硼— 一-一．斗一穰囊一
图1 火灾过程示意图
国际标准化组织制定了IS0834标准火灾升温曲线[51．
我国也采用此曲线公式：
Tg=3451g(8t+1)+ (2)
式ee，t为时间(min)，为t时刻的温度，为初始温度。
由于火灾现场具备唯一性．统一标准．引入了当量升温
时间即把一般室内火灾的燃烧时间按对结构构件的损伤