钢框架结构体系关键柱破坏后性能分析

论文摘要

随着时代和经济的快速发展,计算方法的精细化和结构形式不断推陈出新,结构的安全性问题越来越受到工程界的关注,结构中的关键构件破坏后可导致结构体系的连续倒塌。为了防止结构的连续倒塌,英美等国家从1968年英国Ronan Point公寓因煤气爆炸而导致连续倒塌破坏以来,对结构的抗倒塌性能和设计方法进行了四十多年的研究,国外在结构的抗倒塌方面的研究已经取得了一些成果,而国内在这方面的研究才刚刚起步,还有大量的工作要做。本文采用SAP2000软件对框架结构在不同参数下的关键柱破坏后的力学性能进行分析,主要内容包括:(1)对现阶段结构倒塌性能的研究现状及国外相关规范进行了归纳与总结。阐述了采用SAP2000分析结构关键柱破坏后需要考虑的相关问题,并通过软件验证了计算模型。(2)采用瞬时加载法研究不同位置框架柱破坏后节点的变形及所承担拉力、弯矩、剪力的变化;通过改变结构关键构件失效时间,研究体系中内力、变形和时间的关系。研究关键柱破坏后节点、相邻节点及相邻梁柱内力及变形的发展过程;研究结构体系在破坏过程中塑性铰的分布。通过对比不同部位柱破坏后结构性能,找到最不利节点的分布位置。(3)研究节点连接刚度对结构体系内力、变形和承载力的影响,确定使节点承受的荷载及产生变形均较小的合理刚度匹配,为结构抗倒塌设计提供参考。研究结果表明:框架结构的承载力与失效柱位置有关,失效柱位置越高,越靠近边跨,结构抗倒塌能力越低,失效柱位置附近的节点受力最大,对结构传力最关键;框架柱失效时间越短,结构反应越大,梁柱节点连接刚度越大,结构的抗倒塌能力越强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 建筑物抗连续倒塌研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 结构抗连续倒塌设计与分析方法
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 结构计算模型的建立及验证
• 2.1 引言
• 2.2 SAP2000 软件介绍
• 2.3 结构计算方法
• 2.4 模型的建立及验证
• 2.5 本章小结
• 第3章 刚性连接钢框架关键柱破坏后性能分析
• 3.1 柱卸载时间对结构内力及变形的影响
• 3.1.1 不同卸载时间对单自由度结构内力及变形的影响
• 3.1.2 不同卸载时间对框架结构内力及变形的影响
• 3.2 不同部位柱破坏非线性静力分析
• 3.3 不同部位柱破坏非线性动力分析
• 3.3.1 关键柱失效后结构内力变形过程
• 3.3.2 各柱失效后结构内力变形对比
• 3.4 跨数、层数及空间作用对结构抗倒塌性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 半刚性连接钢框架关键柱破坏后性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 半刚性连接对梁受力性能的影响
• 4.3 SAP2000 用于半刚性框架分析有效性验证
• 4.3.1 半刚性钢框架理论分析结果与SAP2000 计算结果对比
• 4.3.2 试验结果与SAP2000 计算结果对比
• 4.4 关键柱失效后节点连接刚度对结构的影响
• 4.4.1 边柱失效的影响
• 4.4.2 中柱失效的影响
• 4.4.3 各柱失效后分析结果对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢