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摘要 ：利用工程分析软件 ANSYS 建立压型钢板—混凝土组合楼板(以下简称组合楼板)的二维模型和三维模型，通过模拟计算，得到两类模型 的瞬态温度场云图，比较这两类云图并说明它们之间的差异；绘制两类模型中各观测点的时间—温度曲线，分别将这两类曲线与实验曲线进行对 比，根据对比结果选择组合楼板的最佳计算模型。
关 键 词 ：压型钢板—混凝土组合楼板；瞬态热分析；ANSYS
Abstract: by using the engineering analysis software ANSYS to establish profiling steel plate - concrete composite floor slab (hereinafter referred to as the composite floor slab) 2 d model and 3 d model, through the simulation calculation, get two kinds of model of the transient temperature field cloud image, comparing the two types of nephogram and explain the differences between them; Draw two types of model in each observation point of time - temperature curve, respectively will this two kinds of curve and experimental curve for ratio, according to the contrast result choose the best calculation model of composite floor slab.
Close key words: profiling steel plate - concrete composite floor; Transient thermal analysis; ANSYS
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
现阶段对于组合楼板的抗火研究主要是 通过火灾实验来完成的，这种方法得到的数据
真实性比较强，结论也具有较强的说服力，但是 火灾实验过程往往费时费力，而且实验本身的 成本也比较高，因此为了降低实验成本和简化 实验过程，一般采用 ANSYS 等工程分析软件， 以模拟计算的方法来代替火灾实验。在模拟计算的前处理阶段，模型种类的选取是模拟分析 极为重要的一个环节，因为模型的种类的选择 会直接影响最后的计算结果。利用有限元分析 软件 ANSYS 建立了组合楼板的二维模型和三维模型，通过对比计算结果，选择计算组合楼板 温度场的最佳模型，这对组合楼板温度场的模 拟计算是很有意义的。
1参数研究
1.1 模型的几何参数
依据参考文献[1]中的实验数据，利用 AN－SYS 分别建立组合楼板的二维模型和三维模 型。其中，三维模型的总长度为 4.3m，净跨为3.9m，楼板纵向长度取 1.4m，楼板顶部设置准6@200 双向钢筋，底部沿横向设置 准6@300抗剪筋，抗剪筋通过栓钉与钢板连接。二维模型 不考虑组合楼板内的钢筋设置，并且只选取了 楼板的两个波段作为计算长度。为了描述组合 楼板的温度场的变化，在两种模型中各选取了4 个不同位置的观测点。
1.2 材料热工参数 在瞬态温度场中，材料性能的各项参数都是随着温度变化的，按照参考文献[2]中的计算公 式对模型当中的钢材与混凝土的导热系数、比热容以及密度等热工参数进行取值。
1.3 荷载参数
根据参考文献[3]，对所建立的模型施加初 始条件和边界条件：假设在火灾发生之前，两类 模型内外各个质点的温度都相同且等于外部环
境温度，迎火面（即组合楼板的底部）施加 ISO-
834 国际标准温度—时间曲线，热对流以及热 辐射；背火面（即组合楼板的顶部）只施加热辐 射；楼板的两测均采用绝热边界条件。模拟分析
类型定义为瞬态热分析，升温时间取 7200 秒， 荷载子步的步长取 60 秒。
2计算结果分析
2.1 节点温度分布云图
通过计算，得到在 t=7200s 时两类模型的 瞬态温度场云图，如图1、图2 所示。从以下两图中看到，两类模型当中等温线的形状以及波动趋势相同，并且都呈现为波形；两类模型中相 同位置节点的温度值基本相同，虽然个别位置 上的节点温度有差异，但是相差不大。
改变升温时间，又得到了两类模型在 t=1800s、t=3600s、t=5400s 时的温度场分布云图，通过对比，可以得到相同的结论。
图 1t=7200s 时二维模型的温度场云图
图 2t=7200s 时三维模型的温度场云图
2.2 观测点的时间—温度曲线 在四个观测点当中，选取了具有代表性的两个观测点：位于迎火面上的观测点 a 和位于 背火面上的观测点 b，绘制这两个观测点的温 度—时间曲线，并將其与实验曲线进行对比，如图 3、图 4 所示。从这两组曲线图当中可以看到，模拟曲线与实验曲线增长趋势基本相同，虽 然个别时刻的温度有所差异，但是相差不大，模 拟数据与实验数据基本吻合。
绘制组合楼板中另外两个观测点的温 度—时间曲线，并将其分别与对应的实验曲线 进行对比，对比结果和观测点 a 和观测点 b 的 结果相同。
3结论
通过上述对比可以得到了以下结论：
（1）两类模型的计算结果基本相同，模拟得到的观测点的温度—时间曲线与实验曲线增 长趋势基本相同，虽然个别时刻温度有所差异， 但是差别不大，可以说模拟结果与实验结果吻 合的比较好。
图 3观测点 a 时间—温度曲线
图 4观测点 b 时间—温度曲线
相对于二维平面仿真模型来说，三维 空间仿真模型的建立，网格划分以及最后的模型计算都非常耗时，因此如果只考察组合楼板的温度分布情况，可以选取二维模型作为计算 组合楼板温度场的首选模型。
参 考 文 献：
[1]Graeme Flint, Asif Usmani，Susan Lamont, Jose Torero，Barbara Lane. Effect of fire on compositelongspantrussfloorsystems.Jour－ nalofConstructionalSteelResearch[J].2006，18（5）：303-315.
[2]陆洲导.钢筋混凝土梁对火灾反应的研究[D].上海：同济大学，1989.
[3]刘永军，张雪波，王宇.火灾下钢—混凝土组合 楼板内温度分布参数研究[Z].2006（沈阳）国际安全科学与技术学术研讨会，1997（6）：69-72.
关 键 词 ：压型钢板—混凝土组合楼板；瞬态热分析；ANSYS
Abstract: by using the engineering analysis software ANSYS to establish profiling steel plate - concrete composite floor slab (hereinafter referred to as the composite floor slab) 2 d model and 3 d model, through the simulation calculation, get two kinds of model of the transient temperature field cloud image, comparing the two types of nephogram and explain the differences between them; Draw two types of model in each observation point of time - temperature curve, respectively will this two kinds of curve and experimental curve for ratio, according to the contrast result choose the best calculation model of composite floor slab.
Close key words: profiling steel plate - concrete composite floor; Transient thermal analysis; ANSYS
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言
现阶段对于组合楼板的抗火研究主要是 通过火灾实验来完成的，这种方法得到的数据
真实性比较强，结论也具有较强的说服力，但是 火灾实验过程往往费时费力，而且实验本身的 成本也比较高，因此为了降低实验成本和简化 实验过程，一般采用 ANSYS 等工程分析软件， 以模拟计算的方法来代替火灾实验。在模拟计算的前处理阶段，模型种类的选取是模拟分析 极为重要的一个环节，因为模型的种类的选择 会直接影响最后的计算结果。利用有限元分析 软件 ANSYS 建立了组合楼板的二维模型和三维模型，通过对比计算结果，选择计算组合楼板 温度场的最佳模型，这对组合楼板温度场的模 拟计算是很有意义的。
1参数研究
1.1 模型的几何参数
依据参考文献[1]中的实验数据，利用 AN－SYS 分别建立组合楼板的二维模型和三维模 型。其中，三维模型的总长度为 4.3m，净跨为3.9m，楼板纵向长度取 1.4m，楼板顶部设置准6@200 双向钢筋，底部沿横向设置 准6@300抗剪筋，抗剪筋通过栓钉与钢板连接。二维模型 不考虑组合楼板内的钢筋设置，并且只选取了 楼板的两个波段作为计算长度。为了描述组合 楼板的温度场的变化，在两种模型中各选取了4 个不同位置的观测点。
1.2 材料热工参数 在瞬态温度场中，材料性能的各项参数都是随着温度变化的，按照参考文献[2]中的计算公 式对模型当中的钢材与混凝土的导热系数、比热容以及密度等热工参数进行取值。
1.3 荷载参数
根据参考文献[3]，对所建立的模型施加初 始条件和边界条件：假设在火灾发生之前，两类 模型内外各个质点的温度都相同且等于外部环
境温度，迎火面（即组合楼板的底部）施加 ISO-
834 国际标准温度—时间曲线，热对流以及热 辐射；背火面（即组合楼板的顶部）只施加热辐 射；楼板的两测均采用绝热边界条件。模拟分析
类型定义为瞬态热分析，升温时间取 7200 秒， 荷载子步的步长取 60 秒。
2计算结果分析
2.1 节点温度分布云图
通过计算，得到在 t=7200s 时两类模型的 瞬态温度场云图，如图1、图2 所示。从以下两图中看到，两类模型当中等温线的形状以及波动趋势相同，并且都呈现为波形；两类模型中相 同位置节点的温度值基本相同，虽然个别位置 上的节点温度有差异，但是相差不大。
改变升温时间，又得到了两类模型在 t=1800s、t=3600s、t=5400s 时的温度场分布云图，通过对比，可以得到相同的结论。
图 1t=7200s 时二维模型的温度场云图
图 2t=7200s 时三维模型的温度场云图
2.2 观测点的时间—温度曲线 在四个观测点当中，选取了具有代表性的两个观测点：位于迎火面上的观测点 a 和位于 背火面上的观测点 b，绘制这两个观测点的温 度—时间曲线，并將其与实验曲线进行对比，如图 3、图 4 所示。从这两组曲线图当中可以看到，模拟曲线与实验曲线增长趋势基本相同，虽 然个别时刻的温度有所差异，但是相差不大，模 拟数据与实验数据基本吻合。
绘制组合楼板中另外两个观测点的温 度—时间曲线，并将其分别与对应的实验曲线 进行对比，对比结果和观测点 a 和观测点 b 的 结果相同。
3结论
通过上述对比可以得到了以下结论：
（1）两类模型的计算结果基本相同，模拟得到的观测点的温度—时间曲线与实验曲线增 长趋势基本相同，虽然个别时刻温度有所差异， 但是差别不大，可以说模拟结果与实验结果吻 合的比较好。
图 3观测点 a 时间—温度曲线
图 4观测点 b 时间—温度曲线
相对于二维平面仿真模型来说，三维 空间仿真模型的建立，网格划分以及最后的模型计算都非常耗时，因此如果只考察组合楼板的温度分布情况，可以选取二维模型作为计算 组合楼板温度场的首选模型。
参 考 文 献：
[1]Graeme Flint, Asif Usmani，Susan Lamont, Jose Torero，Barbara Lane. Effect of fire on compositelongspantrussfloorsystems.Jour－ nalofConstructionalSteelResearch[J].2006，18（5）：303-315.
[2]陆洲导.钢筋混凝土梁对火灾反应的研究[D].上海：同济大学，1989.
[3]刘永军，张雪波，王宇.火灾下钢—混凝土组合 楼板内温度分布参数研究[Z].2006（沈阳）国际安全科学与技术学术研讨会，1997（6）：69-72.