空間框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌評估的實用方法研究.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)性倒塌的性能是當(dāng)今研究的熱點，因為該性能涉及到材料非線性、幾何非線性、應(yīng)變率效應(yīng)、接觸碰撞等復(fù)雜問題，所以到目前為止仍有許多相關(guān)問題需要進一步研究從而得到可靠、可行的評估方法來確認(rèn)結(jié)構(gòu)抵抗連續(xù)性倒塌的性能，進而指導(dǎo)新結(jié)構(gòu)的設(shè)計并為原有結(jié)構(gòu)的改造提供依據(jù)。分析框架結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌過程不難發(fā)現(xiàn)：與罕遇地震、颶風(fēng)等荷載作用不同，連續(xù)性倒塌具有明顯的區(qū)域性特點，其破壞過程由局部逐步向整體擴展，對破壞過程最有效的控制莫過于防止最初

2、破壞的發(fā)展，即應(yīng)將研究的重點放在發(fā)生最初破壞的局部區(qū)域。為此，應(yīng)采用子結(jié)構(gòu)方法研究連續(xù)性倒塌。能量方法是基于功能平衡原理計算結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力的有效方法，它回避了有限元方法在非線性問題計算上的巨大障礙，直接通過假設(shè)的結(jié)構(gòu)變形模式與功能平衡條件計算結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡時的變形、內(nèi)力。使用這種方法分析連續(xù)性倒塌問題將使分析大為簡化。本文研究了基于子結(jié)構(gòu)模型和能量方法的鋼框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌實用評估方法，并對與該方法相關(guān)的約束剛度、鋼梁靜力非線性反應(yīng)等問題

3、進行了專門的研究與探討。本研究分為八個部分： 第1章介紹連續(xù)性倒塌的研究現(xiàn)狀，就連續(xù)性倒塌設(shè)計建議、評估方法、模擬等問題的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)。 第2章闡述了連續(xù)性倒塌設(shè)計指南推薦的連續(xù)性倒塌評估方法，分析了不同方法的優(yōu)勢與不足。通過混凝土框架算例介紹了UFC指南聯(lián)系力評估方法的應(yīng)用：結(jié)合規(guī)范給出了UFC指南構(gòu)件去除法（動力非線性分析）的評估流程以及采用顯示有限元軟件LS—DYNA進行動力非線性評估的步驟以及技巧。

4、 第3章采用有限元軟件ABAQUS6．7通過一個多層鋼框架結(jié)構(gòu)算例就連續(xù)性倒塌研究中采用的不同的去柱分析方法進行研究?？紤]荷載施加過程的不同、動力放大系數(shù)、應(yīng)變率效應(yīng)等因素將研究鋼框架去柱反應(yīng)的分析方法分為9種。 第4章采用約束系數(shù)方法和剛塑性鉸模型推導(dǎo)了同時承受軸向和轉(zhuǎn)動約束的鋼梁在分布荷載作用下的荷載－跨中撓度曲線計算公式，重點研究了約束鋼梁由抗彎向拉彎轉(zhuǎn)化并最終完全依靠拉力抵抗外荷載的全過程，即鋼梁在分布荷載作用下的懸鏈線

5、效應(yīng)問題。采用有限元軟件ABAQUS6．7進行算例驗證。 第5章分析鋼框架邊跨去柱情況下子結(jié)構(gòu)的空腹效應(yīng)問題，給出了這種情況下的簡化分析模型。采用集中塑性鉸模型，利用約束系數(shù)方法推導(dǎo)了單梁簡化模型的荷載－梁端撓度曲線計算公式。采用有限元軟件ABAQUS6．7進行算例驗證。 第6章研究框架結(jié)構(gòu)中鋼梁的軸向約束剛度以及轉(zhuǎn)動約束剛度。將鋼梁周圍提供約束的構(gòu)件分為無樓板的框架系統(tǒng)與樓板系統(tǒng)。分別研究它們的計算模型并推導(dǎo)了它們的軸

6、向以及轉(zhuǎn)動約束剛度計算公式。采用有限元方法對以上分析結(jié)果進行算例驗證。 第7章簡述基于子結(jié)構(gòu)模型與能量方法的框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌實用評估方法。分析了空間鋼框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的破壞機理，并根據(jù)該破壞機理對原實用評估方法進行修正，提出一套適用于空間鋼框架結(jié)構(gòu)的實用評估方法。該評估的最終結(jié)果為不同部位去柱后結(jié)構(gòu)的需求能力比。采用本文的實用評估方法對27層的空間鋼框架結(jié)構(gòu)進行連續(xù)性倒塌評估，同時采用有限元軟件LS_DYNA對本章的算例進行