基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法与流程

技术特征：
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，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：其中，ω
1,max
为o点的最大挠度，其表达式为：
其中，x
limit
表示q
i
影响结束的半径值，即x≤x
limit
的范围内均有q
i
造成的影响。所述bo梁在影响下的挠曲线方程为：6.根据权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱破坏后极限载荷的计算方法，其特征在于，所述步骤5中，第i块扇形微元弧单位承载力为f(x)：其中，w1为所分析微元弧的右边缘的塑性绞线引起的总截面抵抗弯矩，f
ti1
为微元的拉伸薄膜力。7.基于权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，所述板的破坏准则：每条屈服线之间存在钢筋的拉力、塑性铰线截面抵抗弯矩，当弧状微元板承受载荷超出最大承载时，拉伸膜力此时接近极限，抵抗弯矩与拉伸膜力的合力无法抵抗载荷作用，板出现较高程度裂缝，则板视为失效。8.基于权利要求1所述的基于火灾导致楼盖、屋盖角柱失效后极限载荷的计算方法，其特征在于，所述相邻梁的受力假设：当角柱失效后，第i个小圆弧区所受外力来自ao、bo梁支撑力，弧线ab之间的钢筋拉力与抗弯截面系数，取对称轴on线为分割线，oan区的竖直方向的力的承载由弧an之间的某些相互作用与ao梁的支撑作用共同完成。

技术总结
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。且在相当范围内具有良好的准确性。且在相当范围内具有良好的准确性。


技术研发人员：王勇 古傲林 部翼翔 何文博 任兆卿 王功臣 陈振兴 姜亚强 邓喻文
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2021/11/8