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ISSN 1009-0029  CN 12-1311/TU
消防科学与技术

消防科学与技术 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (11): 1612-1616.

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基于多尺度建模的震损RC框架抗火混合模拟

戚晨望1，蔡新江1,2，毛小勇1,2，田石柱1,2   

  1. (1.苏州科技大学 土木工程学院，江苏 苏州 215011；2.苏州科技大学 江苏省结构工程重点实验室，江苏 苏州 215011)
  • 出版日期:2021-11-15 发布日期:2021-11-15
  • 通讯作者: 蔡新江（1981-），男，满族，黑龙江五常人，苏州科技大学副教授，博士，硕导，主要从事结构抗震抗火性能分析研究。
  • 作者简介:戚晨望（1996-），男，江苏苏州人，苏州科技大学土木工程学院硕士研究生，主要从事结构抗火性能分析研究，江苏省苏州市高新区滨河路1701号，215011。
  • 基金资助:
    基金项目：国家自然科学基金项目(51778395)；江苏省自然科学基金项目(BK20171221)；江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX19_2026)；江苏高校“青蓝工程”(2018)；江苏省“333工程”(2018)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)

Fire resistance hybrid simulation of earthquake damaged RC frame based on multi-scale modeling

QI Chen-wang1, CAI Xin-jiang1,2, MAO Xiao-yong1,2, TIAN Shi-zhu1,2   

  1. 1. Department of Civil Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Jiangsu Suzhou 215011, China; 2. Jiangsu Province Key Laboratory of Structural Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Jiangsu Suzhou 215011, China
  • Online:2021-11-15 Published:2021-11-15

摘要： 基于构件的震后火灾试验无法全面真实反映整体结构历经地震损伤后局部构件的受火性能，采用ABAQUS软件建立不同损伤组合下的钢混框架有限元模型，并将多尺度建模方法与抗火混合模拟相结合，研究不同建模方式的计算结果差异、不同损伤组合对结构耐火极限的影响，以及抗火混合模拟评估结构震后火灾性能的适用性。结论表明：相对微观单元模型，多尺度单元模型的计算时间在裂缝损伤下和裂缝与剥落共同作用损伤下分别缩短68%和61%，裂缝与剥落共同作用损伤较裂缝损伤耐火极限降低22%，由于考虑了边界条件的变化，抗火混合模拟能够通过局部构件试验反映整体结构的震后抗火性能。

关键词: 钢筋混凝土框架, 震损, 抗火, 多尺度, 混合模拟

Abstract: The post-earthquake fire test based on components cannot fully and truly reflect the fire performance of local components of the overall structure after earthquake damage, therefore, ABAQUS software is used to establish the finite element of the steel-concrete frame under different damage combinations. The model combines multi-scale modeling methods with fire-resistance hybrid simulation to study the calculation results of different modeling methods, the influence of different damage combinations on the fire resistance limit of the structure, and the applicability of the fire-resistance hybrid simulation to evaluate the fire performance of the structure after earthquake. The conclusions show that the calculation time of the multi-scale element model is reduced by 68% and 61%, respectively, under the crack damage and the joint action of cracks and spalling compared with the micro-element model. The joint action of cracks and spalling is 22% lower than the fire resistance limit of crack damage. As the changes in boundary conditions are taken into account, the fire-resistance hybrid simulation can reflect the post-earthquake fire performance of the overall structure through partial component tests.

Key words: reinforced concrete frame, seismic damage, fire resistance, multi-scale, hybrid simulation