：以 ABAQus有限元分析软件为平台，建立了钢筋混凝土梁 有限元模型 ，对其 梁截 面的进行 了温度场 分析 。通过从 三面受 火及 四 面受火条件两个方面对钢筋混凝土 梁进行 了非线性数值 分析 ，研究表 明四面 火灾条件 下梁截 面温度场呈现 双轴 对称性 ，而三面 火灾下 梁截 面的温度场仅是 单轴对称。 关键词 ：钢筋混凝土；温度场；火灾；热传导 中图分 类号：TU756．4+2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1007—7359(2012)01—0206—02 1 概 述 在建筑工程 中，钢筋混凝土梁是应用最为广泛 的构件形 式之一，火灾的发生可使梁迅速失去承载能力 ，给生命财产安 全带来 很大的危 害。过去的几十年里对于常温和高温下结构安 全性的关注度一直在增长。在各种类型的结构荷载下，钢筋混 凝土结构都可能暴露在高温下 。由于问题 的复杂性和影响力学 性能的参数众多，火灾条件 下结 构的力学性能理论仍然 没有得 到充分的发展。在火灾下钢管混凝土结构耐火性能的预测对 于 结构设计是很重要的。因此 ，对于结 构的防火 安全来说 结构在 火灾下的力学性 能分析是结构设计的一个重要组成部分。另一 方面，基于标准火灾的实验具有操作和经济上的限制。因此，很 多基于有限元方法的数值模型已经被使用去尝试解决这个问 题。对于钢筋混凝土构件 ，其所有的热工参数都随时间变化，因 此计算是一个动态过程 ，非常复杂。本文将对钢筋混凝 土梁在 i面受火和四面受火条件下进行温度场分析 。 2 温度场有 限元模型的建立 2．1基本原理 2．1．1热传导方程 在火灾作用下，钢筋和混凝土的热工参数常常是温度函 数，因此火灾作用下钢筋混凝土梁的热传导是一个非线性的瞬 态问题，其热传导微分方程遵循傅里叶定律，如下公式： pcOT一 ( +等+ ) (1) 收稿 日期 ：2011—11—07 作者简介：刘焕磊(1986-)，男，山东青岛人，山东科技大学在读硕士 研 究方向：结构设计理论与应用。 式中 ，c一 比热(kJ／kg·oC) 卜 温度 (℃) 卜 时 间(^) J}一 导热系数 ， m·℃) p一容重 (kJ／m) 2．1．2初始条件 钢筋混凝土构件在火灾前一般都处于环境温度下 ，在初 始瞬时系统内部的温度分布等于环境温度 ，如下公式： r(x，y,z，t=O)=To (2) 2．1．3边界条件 在火灾条件下 ，钢筋混凝土梁的受火面采用第 三类 边界 条件，非受火面采用第一类边界条件。钢筋混凝土梁受火面与 环境温度之间通过热对流和辐射传热，其边界条件为： = -( 弓)+80"[(T+273)4_(Tfl-273)4] (3) 式 中，一 构件表 面法线 向量 。— — 对流传热系数，取 25W／mz· 火焰温度(℃) 综合辐射系数，取 0．5 cr_——．Ste 一Bohzmann常数，取 5．67Xl0{w，m·K 2_2升温 曲线 真实的火灾比较复杂，难以用简单的数学模型进行描述 ， 目前采用最多的是国标标准化协会组织制定的 ISO一834标准 升温曲线，其数学表达式如下： T=To+3451ogl0(8t+1) (4) 2．3材料热工参数 2．3．1混凝 土导热系数 采用欧洲规范建议的高温下混凝土热传导系数计算公 式 ： ／ ＼2 1-6-0．16×击+0．08【击 ) m (5) 2．3．2混凝土 比热 ： f 12 c=900+80击+4(击 )fl(kg·oc) (6) 2．4其他参数设置 设定环境温度和梁各个节点的初始温度为 20％，并按照 ISO一834标准升温曲线进行升温加载。钢筋混凝土梁周围按照

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