多层框架结构抗连续倒塌分析

论文摘要

结构连续倒塌是指在正常使用条件下由于突发事件结构发生局部破坏,这种破坏从结构初始破坏位置沿构件进行传递,最终导致整个建筑物倒塌或者造成与初始破坏不成比例的倒塌。近年来,偶然作用下建筑结构的连续倒塌引起了全世界范围内工程界的广泛关注。本文采用大型通用有限元结构分析程序SAP2000作为理论计算手段,采用拆除构件法,对多层平面和空间框架在偶然作用下底层一根柱失效后的结构进行了非线性静力分析和非线性动力分析,综合评估了结构的抗连续倒塌能力。主要研究工作如下:(1)建立了结构底层边柱和中柱破坏的平面框架模型,从抗连续倒塌极限承载能力、结构变形、塑性发展及柱失效后的传力途径等方面分析结构连续倒塌性能,证实边柱失效对结构连续倒塌敏感性更强。体现在边柱破坏后剩余结构抗连续倒塌极限承载能力更小,延性性能较差,在相同竖向荷载作用下失效节点竖向位移反应更大。(2)考虑底层六种位置处柱的失效工况,建立了简单空间框架模型,分析了各种失效工况下剩余结构的塑性发展规律、延性性能、抗连续倒塌极限承载能力及内力重分布情况。结果表明,中柱失效工况比角柱或边柱失效工况下的延性更好;长边中柱失效两种工况下结构的极限承载能力最低,是结构抗连续倒塌的薄弱位置。(3)引入了基于荷载定义的动力放大系数,各种失效工况下的动力放大系数分析表明,动力放大系数随着失效点位移的增大而减小,当结构进入塑性阶段时,动力放大系数的值约为1.2,美国规范将动力放大系数取为2.0是偏于保守的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 连续倒塌的概念
• 1.1.2 连续倒塌事件
• 1.1.3 连续倒塌的类型
• 1.2 连续倒塌的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究意义与主要研究工作
• 第二章 结构连续倒塌分析拆除构件法
• 2.1 连续倒塌分析方法
• 2.2 拆除构件法的关键问题
• 2.2.1 拆除构件的选择
• 2.2.2 破坏限度
• 2.2.3 材料构件性能
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 线性静力分析
• 2.3.2 线性动力力分析
• 2.3.3 非线性静力力分析
• 2.3.4 非线性动力力分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 平面框架结构抗连续倒塌性能分析
• 3.1 分析模型与计算参数
• 3.1.1 基本信息
• 3.1.2 杆系模型
• 3.1.3 塑性铰力-变形模型
• 3.2 破坏准则
• 3.3 非线性静力分析
• 3.3.1 结构抗连续倒塌能力及延性分析
• 3.3.2 结构塑性铰发展
• 3.4 非线性动力分析
• 3.4.1 分析参数
• 3.4.2 柱失效时框架内力变化情况
• 3.4.3 失效柱连接节点变形情况
• 3.4.4 结构承载能力
• 3.5 动力放大系数
• 3.6 本章小节
• 第四章 空间框架结构抗连续倒塌性能分析
• 4.1 模型建立
• 4.2 非线性静力分析
• 4.2.1 结构塑性铰分布
• 4.2.2 结构抗连续倒塌能力及延性分析
• 4.3 非线性动力分析
• 4.3.1 分析参数
• 4.3.2 框架柱内力变化情况
• 4.3.3 失效节点变形情况
• 4.3.4 结构抗连续倒塌承载能力
• 4.3.5 动力放大系数
• 4.4 结构抗连续倒塌设计建议
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢