摘要：“9·11”事件發(fā)生后,火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)倒塌研究得到了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。鋼材的物理、力學(xué)性能在高溫下會顯著降低,從而鋼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生倒塌。因此,該文基于平面鋼框架在單柱受火條件下的倒塌試驗,應(yīng)用大型商業(yè)有限元軟件ABAQUS的顯式動力分析模塊,并采用梁單元對試驗進行數(shù)值模擬,重點研究了鋼材高溫材性模型對火災(zāi)下鋼框架結(jié)構(gòu)倒塌模擬的影響,提出了適用于火災(zāi)下鋼框架結(jié)構(gòu)倒塌模擬的鋼材高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型和熱膨脹系數(shù)模型的建議。該文列舉了常用的三種高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型,同時考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響,通過模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的差異對比,分析了各個模型應(yīng)用于火災(zāi)下鋼框架結(jié)構(gòu)倒塌模擬的有效性。理想高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型,會導(dǎo)致臨界溫度與失效模式模擬不準(zhǔn)確,應(yīng)用存在一定局限性;EC3高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型可較為準(zhǔn)確地模擬準(zhǔn)靜態(tài)失效模式,但對于動力失效模式的模擬存在一定局限性;因此,對于準(zhǔn)靜態(tài)失效模式倒塌模擬,建議采用EC3或改進的EC3高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型;對于動力失效模式的倒塌模擬,建議采用改進的EC3高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型,并采用應(yīng)變率效應(yīng)增大系數(shù)(DIF)的方法以考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響。此外,通過四種鋼材熱膨脹系數(shù)模型的對比,進一步研究了鋼材“相位變換”現(xiàn)象對火災(zāi)下鋼框架結(jié)構(gòu)倒塌模擬的影響。結(jié)果表明,雖然歐洲規(guī)范EC3給出了精細(xì)的熱膨脹系數(shù)模型,但采用GB 51249取值的計算結(jié)果與試驗符合更好,建議采用中國規(guī)范GB 51249的相關(guān)規(guī)定。