基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估

林旭华; 董毓利; 房圆圆; 张大山

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20211204001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估

火灾作用下工程结构及材料性能分析 | 更新时间：2025-09-25

- 基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估
- Reliability Assessment of Reinforced Concrete Slab in Fire based on Different Failure Criteria
- 防灾减灾工程学报 2022年42卷第2期页码：403-410
- 作者机构：
  
  华侨大学土木工程学院，福建厦门 361021
- 作者简介：
  
  林旭华(1995―)，男，硕士研究生。主要从事钢筋混凝土板抗火概率评估。E‑mail: 569087590@qq.com
  房圆圆(1965―)，女，副教授。研究方向为结构抗火、工程管理等。E‑mail: fangyy@hqu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51778250;51978293);福建省自然科学基金项目(2019J01051)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20211204001
  中图分类号： TU375.2;TU311.41
- 纸质出版：2022-04-28
- 稿件说明：
移动端阅览
林旭华,董毓利,房圆圆等.基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估[J].防灾减灾工程学报,2022,42(02):403-410.

Lin Xuhua,Dong Yuli,Fang Yuanyuan,et al.Reliability Assessment of Reinforced Concrete Slab in Fire based on Different Failure Criteria[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(02):403-410.
林旭华,董毓利,房圆圆等.基于不同破坏准则的火灾下钢筋混凝土板可靠性评估[J].防灾减灾工程学报,2022,42(02):403-410. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211204001.

Lin Xuhua,Dong Yuli,Fang Yuanyuan,et al.Reliability Assessment of Reinforced Concrete Slab in Fire based on Different Failure Criteria[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(02):403-410. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211204001.

摘要

为探究火灾下钢筋混凝土板的可靠性，计算了基于不同破坏准则下的可靠指标并进行对比评估。提出了一种随机有限元模型，考虑了火灾荷载与混凝土板设计中的多种随机参数，对钢筋混凝土板火灾下的热力学反应开展概率分析。首先，利用ABAQUS有限元软件对混凝土板建立精细化模型，将数值模拟结果与火灾试验数据进行对比验证。接着，利用abaqus@python脚本，结合LHS法抽样处理随机参数并生成随机模型，循环运算得到随机钢筋温度曲线、背火面温度曲线与跨中挠度曲线。最后，基于MATLAB蒙特卡洛法计算得到失效概率与可靠指标。结果表明：提出的随机有限元模型能有效评估火灾下钢筋混凝土板的可靠性；以挠度变形为依据的破坏准则高估了钢筋混凝土板的临界温度；正常设计的钢筋混凝土板耐火极限为90 min的可靠指标为1.88，评估火灾下钢筋混凝土板可靠性时需要考虑火灾发生的频率。

Abstract

To explore the reliability of reinforced concrete slabs in fire， the reliability index based on different damage criteria were calculated， compared and evaluated. A stochastic finite element model was proposed， considering multiple stochastic parameters in fire load and the design of concrete slab. Probability analysis on the thermodynamic reactions of reinforced concrete slab in fire was carried out. First， a refined model of concrete slab was established in ABAQUS finite element software. The numerical simulation results were verified by the fire test data. Then， abaqus@python script was used to sample random parameters with LHS method and generate random model. Random temperature curve of steel， unexposed surface temperature curve of slab and random deflection curve of mid-span were obtained by cyclic calculation. Finally， the failure probability and reliability index were calculated based on MATLAB Monte Carlo method. The results show that the proposed model can be used to evaluate the thermodynamic response of reinforced concrete slab based on reliability theory. The failure criterion based on deflection overestimates the critical temperature of the reinforced concrete slab. The reliability index of normally designed reinforced concrete slab is 1.88 when exposed to fire for 90 min. The frequency of fire should be considered when evaluating the reliability of reinforced concrete slab in fire.

关键词

Keywords

references

建筑构件耐火试验方法： GB/T 9978—2008 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2008 .

Wang Y C ， Kodur V K R . Research toward use of unprotected steel structures ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2000 ， 126 （ 12 ）： 1442 - 1450 .

Lim L ， Wade C . Experimental fire tests of two-way concrete slabs ［R］. ZealandNew ： University of Canterbury and Branz Ltd ， 2002 .

王滨，董毓利 . 钢筋混凝土双向板火灾试验研究［J］. 土木工程学报， 2010 ， 43 （ 4 ）： 53 - 62 .

Wang B ， Dong Y L . Experimental study of two-way reinforced concrete slabs under fire ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2010 ， 43 （ 4 ）： 53 - 62 . （in Chinese）

Huang Z ， Burgess I W ， Plank R J . Fire resistance of composite floors subject to compartment fires ［J］. Journal of Constructional Steel Research ， 2004 ， 60 （ 2 ）： 339 - 360 .

王勇，董毓利，袁广林，等 . 考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析［J］. 湖南大学学报（自然科学版）， 2014 ， 41 （ 6 ）： 63 - 69 .

Wang Y ， Dong Y L ， Yuan G L ， et al . Fire response analysis of reinforced concrete slabs considering transient strain ［J］. Journal of Hunan University （Natural Sciences）， 2014 ， 41 （ 6 ）： 63 - 69 . （in Chinese）

王勇，袁广林，李志奇，等 . 钢筋混凝土双向板火灾行为的数值分析［J］. 工程力学， 2015 ， 32 （ 11 ）： 218 - 227 .

Wang Y ， Yuan G L ， Li Z Q ， et al . Numerical analysis of fire behavior of two-way reinforced concrete slabs ［J］. Engineering Mechanics ， 2015 ， 32 （ 11 ）： 218 - 227 . （in Chinese）

Dong Y L ， Fang Y Y . Determination of tensile membrane effects by segment equilibrium ［J］. Magazine of Concrete Research ， 2010 ， 62 （ 1 ）： 17 - 23 .

Eurocode 1： Basis of Structural Design ［S］. Brussels ： European Committee for Standardization ， 2002 .

ASTM E119 ： Standard test methods for fire tests of building construction and materials ［S］. West Conshohocken， PA ： ASTM . 2002 .

Michael D S ， Zhang J X . The generalization of Latin hypercube sampling ［J］. Reliability Engineering and System Safety ， 2016 ， 148 ： 96 - 108 .

Eurocode 4： Design of composite steel and concrete structures， Part 1-2： General rules-Structural fire design ［S］. Brussels ： European Committee for Standardization ， 2005 .

Lie T T . A procedure to calculate fire resistance of structural members ［J］. Fire and Materials ， 1984 ， 8 （ 1 ）： 40 - 48 .

Eurocode 2： Design of concrete structures， ENV 1992： Part 1-2： General rules-Structural fire design ［S］. Brussels ： Belgian Application Document ， 2004 .

Karaki G ， Hawileh R A ， Kodur M V K R . Probabilistic-based approach for evaluating the thermal response of concrete slabs under fire loading ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2021 ， 147 （ 7 ）： 04021084 .

建筑结构可靠度设计统一标准： GB 50068—2018 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2018 .

史志华，胡德忻，陈基发 . 钢筋混凝土结构安全度水准修订评估［J］. 建筑科学， 2002 ， 18 （增2 ）： 50 - 57 .

Shi Z H ， Hu D X ， Chen J F . Revision evaluation of safety level of reinforced concrete structures ［J］. Journal of Building Science ， 2002 ， 18 （ Sup2 ）： 50 - 57 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据