[发明专利]基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法

说明书

本发明公开了一种基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，假设失效角柱周围的板顶部表面的主要裂缝呈弧形分布，对板根据裂缝进行圆弧状有限元划分，定义板的破坏准则，进行相邻梁的受力假设；确定每块环形单位板的受力以及梁上力的分布情况；计算常温下的梁的挠曲线方程；基于梁底与梁顶的温差，确定热梯度，确定热梯度引起的挠曲线方程，代入常温下的挠曲线方程以计算梁顶与梁底热梯度引起的挠曲线方程；基于板块平衡法与塑性铰线附加抵抗矩原理，计算拉伸薄膜效应引起的不同半径的扇形区域单位承载力的变化。本发明可以预测火灾下，角柱失效时楼盖、屋盖不同区域的承载能力，且在相当范围内具有良好的准确性。

技术领域

本发明属于复合板测试技术领域，具体涉及一种基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法。

背景技术

由于混凝土与钢筋粘结效果随温度变化而变化，在火灾时，持续的高温使混凝土与钢筋的粘结效果弱化，从而引起柱子的失效等情况，极大影响板的承载力，导致楼板的失效与坍塌。因此确定火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷，供相关工程师划分楼层载荷时借鉴采用有极大的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，包括如下步骤：

步骤一、假设失效角柱周围的板顶部表面的主要裂缝呈弧形分布，对所述板根据裂缝进行圆弧状有限元划分，定义板的破坏准则，进行相邻梁的受力假设；

步骤二、基于保守估计，确定每块环形单位板的受力以及梁上力的分布情况；

步骤三、根据梁的挠曲定义，计算常温下的梁的挠曲线方程；

步骤四、基于梁底与梁顶的温差，确定热梯度，进而确定热梯度引起的挠曲线方程，结合常温下的挠曲线方程以计算梁顶与梁底热梯度引起的挠曲线方程；

步骤五、基于板块平衡法与塑性铰线处截面抵抗弯矩原理，计算拉伸薄膜效应引起的不同半径的扇形区域单位承载力的变化。

优选地，所述步骤2中，所述梁上力的分布情况的表达式为F_n(i)(x)：

F_n(i)(x)＝d·(ρgy+q_i)

其中，d为微元板的宽度，y定义为环形单位板的平均厚度，ρ定义为每块环形单位板的密度，q_i为每块环形单位板所受载荷，x为所分析受力的单位环距圆心O的距离，定义失效角柱截面中心为此圆的圆心。

优选地，所述步骤3中，常温条件下的梁的挠曲线方程为w_yx：

其中x₁，x₂为积分变量符号，用于对原式的积分；i₁表示累加中的临时符号，用于累加至i；w_y，max是极限状态下梁的无支撑边O端最大竖向位移，[σ₀]为梁的许用正应力，W为抗弯截面系数。

优选地，所述步骤4中基于梁底与梁顶的温差，确定热梯度，确定由热梯度引起的挠曲线方程w_yx(T)：

其中，α为热膨胀系数，T_yx为梁的热梯度。

优选地，所述步骤4中在温度影响下的挠曲线方程用于描述梁的挠度，所述梁包括AO梁、BO梁，其中所述AO梁在温度影响下的挠曲线方程为：