火災高溫及荷載耦合作用下鋼筋混凝土托梁轉換結構的變形分析

宋師雷，蘇 兵，方 猛，戴立屹，孔維一

(山東建筑大學 土木工程學院，山東 濟南 250101)

帶轉換層的建筑結構是復雜高層建筑中十分常見的一種結構，廣泛應用于現代商業、辦公或民居一體的綜合建筑中。為實現這類建筑功能的要求，必須進行結構的非常規設計［1］，在上部布置小開間，下部布置大空間，即上部多用剪力墻或小柱距，下部采用較大跨度的柱網。轉換層或轉換構件廣泛存在于現代高層建筑中，特別是綜合性建筑，因而加強對帶轉換層建筑的研究具有非常重要的意義。國內外學者對混凝土轉換構件的研究主要集中于抗震性能及承載力，很少涉及混凝土轉換結構的抗火研究。鑒于托梁轉換結構在框架中的關鍵作用，本文運用有限元軟件ABAQUS，模擬分析托梁轉換結構在高溫及荷載耦合作用下的受力變形。

圖1 框架模型節點編號及房間編號

1 受火工況及分析模型

1.1 火災工況設計

考慮火災發生的偶然性，共設計了14種工況進行分析，見圖1及表1。

表1 受火工況

工況1～4為單室火災，柱設計為三面受火，受火區上部梁為三面受火，下部梁為單面受火;工況5～8為兩房間火災，受火中柱為四面受火，其余梁柱同工況1～4;工況9～11為三房間火災，受火中柱及中梁為四面受火，其余梁柱同工況1～4;工況12～13為四房間火災，梁柱同工況9～11;工況14為整體火災，梁柱同工況9～11。

1.2 ABAQUS有限元分析模型

1)框架的有限元分析模型

框架的有限元分析模型見圖2。

2)鋼材的本構模型

鋼材的本構模型選用文獻［2］中的雙折線模型，服從Von Mises屈服準則?！?br>