(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210569267.7 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221000 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号 (72)发明人 古傲林　王勇　刘伟鑫　孟子扬　 王姗姗　王昕鹤　黄帆　田浩宇　 曾翠君　高亮　朱恒　王诺琦　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 朱小兵 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 17/11(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种火灾下双跨及多跨楼盖边柱失效的极 限载荷计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种火灾下双跨及多跨楼盖 边柱失效的极限载荷计算方法， 其包括步骤： S1、 对板进行圆弧状的微元划分， 并进行失 效边柱的 三个相邻梁的受力假设； S2、 基于保守估计， 确定 梁上力的分布情况； S3、 根据梁的挠曲定义， 计算 常温下的梁的挠曲线方程； S4、 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； S5、 基于 板块平衡 法与塑性铰线引起的附加矩原理， 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； 最后由双跨楼盖受力的原理， 进 一步得到多跨楼盖边柱失效情况的楼板承载力 的计算方法。 本发明提出了新型的承 载力计算方 法， 较现有方法具有更 快的速度、 便捷性。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115098908 A 2022.09.23 CN 115098908 A 1.一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 对板进行圆弧状的微元划分， 并进行失效边柱的三个相邻梁的受力假设； S2、 基于保守估计， 确定梁上力的分布情况； S3、 根据梁的挠曲定义， 计算常温下的梁的挠曲线方程； S4、 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； S5、 基于板块平衡法与塑性铰线引起的附加矩原理， 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所述的一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征 在于， 步骤S1中， 对失效边柱的三个相邻梁命名为梁I、 梁II、 梁III， 且长度均为L， 其中梁I、 梁II位于板外边缘， 梁III位于板中部， 且垂直于梁I、 梁II； 基于实验所得的边柱失效后双 跨楼盖破裂规律， 假设双跨楼盖、 屋盖失效后边柱周围板顶部表面的主要裂缝呈弧形分布， 以此假定圆弧状的断裂带， 并假定划分圆弧状断裂带的数量为n； 第i， i+1条断裂带之间的 环状区域称为第i块环形板； 环形板圆心与失效梁位置重合， 称为O点， 在考虑梁受力时， 设 相邻的假设梁上作用完全 对称分布的力， 且有： F1+2Fn(i)＝F2+G(i)； 式中： F1表示钢筋与混凝土的合力对其下部分断裂带的拉力， Fn(i)表示第i个 断裂带上 受到梁的支撑力， F2表示下方断裂带引起的钢筋与混凝土合力， G(i)为第i个断裂带的重力， 由此假定梁受力如下： 3.根据权利要求1所述的一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征 在于， 步骤S2中， 确定保守情况 下的梁上力分布情况采用如下公式： 式中： ρ 为每块环形单位板的密度； g为重力加速度， 取9.8m/s2； y为板的厚度； x为O点与 第i块弧形板之间的距离； dx为微分符号； qi为板在此 弧形板内受到的外部载荷； d为每块微 元的宽度。 4.根据权利要求3所述的一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征 在于， 步骤S3中， 根据梁的挠曲定义， 常温下仅受外力作用影响， 而不受温度影响的梁位移 为： 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； ωy,max是仅受外载荷影响且极限受力状态下梁端部最大竖向位移， [σ0]为梁的许用正应 力， W为抗弯截面系数， EI 为梁的刚度系数。 5.根据权利要求4所述的一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征 在于， 步骤S4中， 仅受温度影响下的梁位移为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115098908 A 2式中： ωyx(T)为所求温度挠曲线方程； 为热膨胀系数； Tyx为AO梁上的温度热梯度； L为 板的长度； x为 位置变量。 结合梁受力下的挠曲方程与温度影响下的梁位移公式得到梁I、 梁,II的总位移ω1， ω2 如下： 式中： ω1,max， ω2,max分别为受温度与外力共同影响且极限受力状态下梁I、 梁II端部最 大竖向位移； 计算得到梁I II的位移方程 为： 6.根据权利要求1所述的一种火灾下双跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征 在于， 步骤S5中， 通过拉伸薄膜效应的板块平衡法计算载荷与板受力的关系为： 式中， FTi1为环形边缘单位长度的上拉膜力， 即沿半径为ri的弧方向的总塑性铰线抵抗 矩处的钢筋合力， ri为第i块环形板距 O点的距离， 即第i块环形板半径， ρ gy为楼盖板的单位 面积自重， f(x)为板单位面积的均布载荷， W1为环形边缘单位长度抵抗矩， θ为第i与i ‑1环 形板之间在平行于板法线方向的夹角； 对板块平衡法所得式进行简单整理得单位承载力f (x)的计算总式： 7.一种火灾下多跨楼盖边柱失效的极限载荷计算方法， 其特征在于， 将多跨楼盖拆分 为与失效角柱相邻的一个双跨楼盖， 以及不相邻的其他楼盖， 其中角柱失效不影响不相邻 的其他楼盖； 对于相邻的单跨楼盖使用权利要求1 ‑6所述的方法进行计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115098908 A 3