[發明專利]地鐵車輛段鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火優化設計方法

有效

• 申請號: 201310428808.5
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103469918A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 施毅;張巍;周明保;陸衛;王浩;李惠鑫;張云聰;朱守兵
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: E04B1/94
• 分類號: E04B1/94;E04B5/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種地鐵車輛段鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：采用有限元方法，按照四邊固支建立鋼筋混凝土雙向分隔樓板的數值模型，并將模型劃分網格，設置材料屬性、約束屬性和荷載屬性；

步驟2：對劃分好網格的模型按照標準溫度荷載曲線施加火荷載，在預定過火時間內進行溫度計算，獲得樓板的有限元數值模型在預定過火時間內的不同時間段的豎向撓度值，并據此繪制過火樓板的撓度—時間關系曲線，數據均采集自樓板的有限元數值模型；

步驟3：標明前述時間—撓度關系曲線中曲率的拐點；

步驟4：利用剖分節點搜索法，獲取前述拐點所對應的塑性鉸線位置，即：各塑性鉸節點與樓板兩側邊緣的距離；

步驟5：根據已得的拐點所對各塑性鉸節點繪制塑性鉸線圖，并從計算結果中提取塑性鉸線位置所在節點相應時間的轉角量；提取的方法是，在數值模型計算生成的結果數據文件中找到對應的數據；

步驟6：根據塑性鉸線位置截面抗力與薄膜力，確定樓板的剩余承載力。

2.根據權利要求1所述的地鐵車輛段鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火優化設計方法，其特征在于，前述方法中，對樓板采用一定數量的網格劃分有限元模型，約束情況采用四邊固支。

3.根據權利要求1所述的地鐵車輛段鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火優化設計方法，其特征在于，前述方法中，在采用剖分節點搜索法確定拐點所對應的塑性鉸線位置時：首先將樓板模型沿X向均分為若干個區域，依次編號，然后先對第1區域進行網格加密，其余區域網格不變，對樓板數值模型進行有限元數值計算；具體步驟為：對劃分好網格的數值模型加載標準溫度荷載曲線，在預定過火時間內進行溫度場與撓度計算；此后對各區域進行相同操作，即通過建立多個數值模型進行加密區的平行移動；通過若干次運算將整個樓板模型的加密后的撓度變化綜合對比，若鋼筋屈服后截面曲率激增，則表明截面已經出現塑性鉸，塑性變形集中發展；此步驟也就是在板內找出X、Y方向上曲率開始變化且短時間內激增的節點，據此分析得出出現塑性鉸的區域與樓板邊緣的距離。

4.根據權利要求1所述的地鐵段上建筑鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火性能設計方法，其特征在于，前述方法中，采用如下方式確定樓板的剩余承載力：

1）出鉸截面考慮薄膜效應的截面抗力q_r：

q_r=eq_f

qf=24k(1+β2)m1ξ2B2]]>

k=m2m1,]]>β2=mIIm2]]>

其中：e為高溫下考慮薄膜效應后樓板承載力的增大系數；q_f為樓板在常溫下按屈服線理論確定的極限承載力；B為樓板短邊尺寸；m₁、m₂分別為樓板內兩個方向上屈服線即塑性鉸線處單位寬度極限彎矩；m_II為板邊界上屈服線處單位寬度極限彎矩；ξ為確定屈服線位置的參數；

2）樓板屈服線上的單位寬度極限承載彎矩m_u：

mu=AsfyT(h0-0.59AsfyTfc′)]]>

其中：A_s為單位寬度受拉鋼筋面積；f_y^T為溫度T下鋼筋屈服強度；h₀為鋼筋合力距樓板上表面的最大距離；f_c′為混凝土立方抗壓強度。

5.根據權利要求1所述的地鐵段上建筑鋼筋混凝土雙向分隔樓板耐火性能設計方法，其特征在于，前述方法中3）樓板的剩余承載力M_CT:：

式中：

為整個截面混凝土強度降低系數；f_c為混凝土抗壓強度；b為截面寬度；x為混凝土應力圖形受壓區高度；h₀為界面有效高度；S_i—受壓區第i區域內的混凝土面積;—第i區域內混凝土抗壓強度降低系數，可根據現有規范中第i區域內的平均溫度T_i與強度曲線圖查得。