[发明专利]一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法

权利要求书

1.一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：有限元软件中输入材料热工参数，编制仅考虑升温段水蒸气影响的场变量变换子程序，进行火灾全过程构件温度场建模求解；

步骤2：编制程序提取每个部件每个节点的历史最高温度T_max，将提取结果写入温度场结果文件中；

步骤3：确定材料在常温、升温、降温、火灾后阶段的热力学模型，编制高温蠕变子程序，编制考虑不同阶段材料模型的场变量变化子程序，进行火灾全过程型钢混凝土梁力学性能的计算；

步骤4：编制程序，生成不同参数条件下的模型节点坐标，进行计算外界降温阶段与火灾后阶段破坏的临界荷载比n₁、升温阶段与降温阶段破坏的临界荷载比n₂、火灾后剩余承载力系数k_r的参数分析；

步骤5：提出升温阶段与降温阶段破坏的临界荷载比n₂和火灾后剩余承载力系数k_r的实用设计公式，对考虑火灾全过程作用型钢混凝土梁的破坏阶段进行判别。

2.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述有限元软件为ABAQUS，提取和写入温度结果采用Python语言编程，生成不同参数条件下的模型节点坐标程序采用Matlab编制，生成的节点坐标直接替换已建立并验证过的INP文件中的节点坐标数据进行计算。

3.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述场变量变化子程序为UFIELD，通过前后时刻单元温差来判别单元处于升温还是降温状态，从而取不同的场数值；所述高温蠕变子程序通过编制用户子程序CREEP来定义和实现。

4.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述力学性能计算时，纵向受力钢筋与混凝土之间、型钢与混凝土之间的粘结滑移采用弹簧单元SPRING2模拟，纵向切向设置局部粘结力-相对滑移非线性关系。

5.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述步骤5中型钢混凝土梁的破坏阶段进行判别具体为：引入n₁表示外界降温阶段与火灾后阶段破坏的临界荷载比，n₂表示升温阶段与降温阶段破坏的临界荷载比，当初始荷载比n<n₁时，构件将可经历升降温过程并在火灾后继续承受荷载，发生火灾后破坏；当n₁≤n<n₂，构件将在外界降温阶段破坏；当n≥n₂时，构件在外界升温阶段即发生破坏。

6.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述外界降温阶段与火灾后阶段破坏的临界荷载比n₁、升温阶段与降温阶段破坏的临界荷载比n₂的计算步骤为：先给定一个升降温临界时间t_h，假定荷载比初始值n₀，可以求出型钢混凝土梁破坏时所经历的时间t，判断时间t是否与外界降温至室温时刻t_p或升降温临界时间t_h相等，如果不等，调整n₀=n₀±Δn重新计算时间t直至相等，从而获得对应的n₁和n₂值，而此时的耐火极限t_R即等于t_h，然后调整t_h=t_h±Δt_h，重复上述步骤即可求得另一个t_h下对应的n₁和n₂值，从而最终获得完整的n₁-t_h关系曲线和n₂-t_h关系曲线。

7.根据权利要求1所述的一种考虑火灾全过程作用的型钢混凝土梁性能的分析方法，其特征在于：所述步骤5中对所述外界降温阶段与火灾后阶段破坏的临界荷载比n₁和火灾后剩余承载力系数k_r进行参数分析，获得主要参数影响规律，引入临界荷载比比值k=n₁/n₂与火灾下研究成果进行衔接，其中k<1，最终提出工程常用参数范围内临界荷载比n₁和火灾后剩余承载力系数k_r实用计算公式。