[發(fā)明專利]一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510431917.1
• 申請(qǐng)日: 2015-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN105095579A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張媛;梁冰;吳作啟;劉文生;邵軍;楊逾;杜東寧;崔鐵軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
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1.一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，為了解超高層建筑發(fā)生火災(zāi)后變形特征及失穩(wěn)后的非連續(xù)坍塌過程，了解其中影響變形和坍塌的原因，使用基于顆粒流的PFC3D作為模擬平臺(tái)，設(shè)置火災(zāi)區(qū)域并模擬坍塌過程，所構(gòu)建的超高層建筑為核心筒-框架結(jié)構(gòu)，提出火災(zāi)區(qū)域中構(gòu)件屬性設(shè)置方法及模擬步驟，其中考慮了鋼筋和混凝土共同作用的結(jié)果；其包括如下步驟：建筑基本模型構(gòu)建、火災(zāi)中混凝土結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、火災(zāi)中鋼筋模型構(gòu)建、火災(zāi)溫場(chǎng)設(shè)置及模擬步驟；本發(fā)明可用于核心筒-框架結(jié)構(gòu)超高層建筑發(fā)生火災(zāi)后倒塌過程分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，建筑基本模型構(gòu)建的原理是基于顆粒流理論，基于PFC3D的該超高層建筑構(gòu)造，設(shè)基本單元顆粒半徑R＝1m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，在建筑基本模型構(gòu)建時(shí)，核心筒在某種意義上是存在于建筑物中的增強(qiáng)體，其為建筑物整體提供了較大的強(qiáng)度和剛度，可以說是建筑物的支柱，為了體現(xiàn)其作用，增強(qiáng)空間剛度，將核心筒構(gòu)造成凈空和梁厚均為2m的單元，這樣設(shè)置的原因在于可體現(xiàn)空間剛度的增強(qiáng)，另一方面也減少了顆粒數(shù)量便于計(jì)算機(jī)模擬，與此同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置為凈空4m，梁厚2m的單元，在滿足實(shí)際尺寸的同時(shí)也表示了標(biāo)準(zhǔn)層剛度相對(duì)較弱的特點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，在建筑基本模型構(gòu)建時(shí)，在水平方向?yàn)楸硎竞诵耐驳奶卣?，將核心筒周圍也相?yīng)的設(shè)置了圈梁和外伸梁；圈梁一方面可以約束核心筒變形，另一方面可以和柱一起組成標(biāo)準(zhǔn)層的框架結(jié)構(gòu)；外伸梁是連接核心筒和外圍框架結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)特征將其設(shè)置為雙排梁結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，火災(zāi)中混凝土結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建時(shí)，通過先確定關(guān)鍵參數(shù)的初始值，然后根據(jù)已有的對(duì)這些參數(shù)隨溫度變化特征的研究，確定各個(gè)溫度下各參數(shù)的值，從而對(duì)PFC3D中顆粒進(jìn)行準(zhǔn)確且及時(shí)的修正，從而保證火災(zāi)模擬效果，混凝土熱力參數(shù)有：傳熱系數(shù)：4.2，比熱容：880，線性熱膨脹率：5.4×10-6。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種模擬高層建筑火災(zāi)的方法，其特征在于，彈性模量的變化規(guī)律，采用分段函數(shù)，進(jìn)行線形擬合后給出的模型如式(1)所示，

混凝土的線膨脹系數(shù)可近似取，如式(2)所示，

αc(T)=28×(T1000)×10-6---(2)]]>

混凝土骨料對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)如式(3)所示，

混凝土的比熱隨溫度如式(4)所示，

Cc(T)=900+80×T120-4×(T120)2,---(4)]]>

20℃≤T≤1200℃

峰值抗壓強(qiáng)度如是(5)所示，

fcT=fc1+18×(T/1000)5.1---(5)]]>