【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑工程，特别是涉及核心筒-框架结构超高层建筑发生火灾后倒塌过程分析。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，大量人口涌入城市，为解决人口的容纳问题，各城市争相新建高层建筑，甚至超高层建筑用于居住和办公。特别是在城市核心区域，超高层建筑比比皆是，且建筑楼距很近，一旦发生如地震等灾害，超高层建筑坍塌后果不堪设想。不幸的是，除自然灾害外，人为因素也可能造成超高层建筑的坍塌。众所周知的如911事件的世贸大楼双塔，其坍塌后除自身结构完全破坏外，还对周围建筑造成了严重影响。但究其世贸双塔的坍塌原因发现，其最终坐塌是由于飞机携带大量航空燃油。油料在撞击后残留于建筑内并燃烧，燃烧温度达到1000℃以上(爆炸瞬间温度为2500℃)，并维持了相当长的时间。这种温度可使混凝土碳化，强度和变形能力急剧下降。同时钢结构对于高温的承受能力也较差，英国规范BS:5950Part8采用的对应于不同温度和应变值的强度折减系数表明，在950℃，变形0.5％，折减系数仅为0.024。所以火灾对于建筑，特别是超高层建筑的影响是致命的。所以研究在某些情况下(如受到大型高速飞行物撞击)，超高层建筑发生火灾后所表现的变形和非连续性坍塌以成为一个热点问题。目前对于建筑火灾模拟及建筑坍塌的研究主要有两种方式，一是相似模拟，一是计算机模拟。相关的主要研究有：叶建的大空间钢结构整体抗火性能的数值研究；刘刚刚的钢筋混凝土框架结构连续倒塌破坏机理研究；朱杭的...
【技术保护点】
一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程，了解其中影响变形和坍塌的原因，使用基于颗粒流的PFC3D作为模拟平台，设置火灾区域并模拟坍塌过程，所构建的超高层建筑为核心筒‑框架结构，提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤，其中考虑了钢筋和混凝土共同作用的结果；其包括如下步骤：建筑基本模型构建、火灾中混凝土结构模型构建、火灾中钢筋模型构建、火灾温场设置及模拟步骤；本专利技术可用于核心筒‑框架结构超高层建筑发生火灾后倒塌过程分析。
【技术特征摘要】
1.一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非
连续坍塌过程，了解其中影响变形和坍塌的原因，使用基于颗粒流的PFC3D作为模拟平台，设置火灾区
域并模拟坍塌过程，所构建的超高层建筑为核心筒-框架结构，提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步
骤，其中考虑了钢筋和混凝土共同作用的结果；其包括如下步骤：建筑基本模型构建、火灾中混凝土结构
模型构建、火灾中钢筋模型构建、火灾温场设置及模拟步骤；本发明可用于核心筒-框架结构超高层建筑发
生火灾后倒塌过程分析。
2.根据权利要求1所述的一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，建筑基本模型构建的原理是基
于颗粒流理论，基于PFC3D的该超高层建筑构造，设基本单元颗粒半径R＝1m。
3.根据权利要求1所述的一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，在建筑基本模型构建时，核心
筒在某种意义上是存在于建筑物中的增强体，其为建筑物整体提供了较大的强度和刚度，可以说是建筑物
的支柱，为了体现其作用，增强空间刚度，将核心筒构造成净空和梁厚均为2m的单元，这样设置的原因
在于可体现空间刚度的增强，另一方面也减少了颗粒数量便于计算机模拟，与此同时将标准层设置为净空
4m，梁厚2m的单元，在满足实际尺寸的同时也表示了标准层刚度相对较弱的特点。
4.根据权利要求1所述的一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，在建筑基本模型构建时，在水
平方向为表示核心筒的特征，将核心筒周围也相应的设置了圈梁和外伸梁；圈梁一方面可以约束核心筒变
形，另一方面可以和柱一起组成标准层的框架结构；外伸梁是连接核心筒和外围框架结构的重要构件，根
据实际结构特征将其设置为双排梁结构。
5.根据权利要求1所述的一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，火灾中混凝土结构模型构建时，
通过先确定关键参数的初始值，然后根据已有的对这些参数随温度变化特征的研究，确定各个温度下各参
数的值，从而对PFC3D中颗粒进行准确且及时的修正，从而保证火灾模拟效果，混凝土热力参数有：传热
系数：4.2，比热容：880，线性热膨胀率：5.4×10-6。
6.根据权利要求5所述的一种模拟高层建筑火灾的方法，其特征在于，弹性模量的变化规律，采用分
段函数，进行线形拟合后给出的模型如式(1)所示，
混凝土的线膨胀系数可近似取，如式(2)所示，
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【专利技术属性】
技术研发人员：张媛，梁冰，吴作启，刘文生，邵军，杨逾，杜东宁，崔铁军，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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