考慮梁柱節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理的鋼框架抗連續(xù)倒塌性能研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文考慮梁柱節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理的鋼框架抗連續(xù)倒塌性能研究Researchontheprogressivecollapseperformanceofthesteelframeconsideringthemechanicalbehaviorofbeam_to_columnjointsr申諳碩士學(xué)位】國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目51178307天津市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會(huì)建設(shè)科技項(xiàng)目2013_35學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程研究生：劉世朋指導(dǎo)教師：

2、丁永君研究員韓慶華教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一五年十二月摘要IllllllIIIIIIUlIIIIIY3174015隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入了一個(gè)大規(guī)模建設(shè)的時(shí)期，鋼產(chǎn)量在此期間迅猛增長(zhǎng)。同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)等特點(diǎn)，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)建筑領(lǐng)域得到巨大發(fā)展和廣泛應(yīng)用。正是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，針對(duì)它的各種性能的研究也越來(lái)越多。但是當(dāng)前研究大都是在鋼結(jié)構(gòu)處于正常荷載狀態(tài)F進(jìn)行的。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受偶然荷載(如地震、爆

3、炸、沖擊、火災(zāi)等)作用時(shí)結(jié)構(gòu)可能會(huì)由于某些局部構(gòu)件的突然破壞引發(fā)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布進(jìn)而發(fā)生不成比例的嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。因此為了避免鋼結(jié)構(gòu)在偶然荷載作用下發(fā)生連續(xù)倒塌，有必要對(duì)結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能進(jìn)行研究并提出合適的建議，改善結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能。本文通過(guò)有限元軟件建模并在梁柱節(jié)點(diǎn)處引入轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧單元來(lái)考慮節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響。模型根據(jù)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的不同，分為剛接模型、不考慮節(jié)點(diǎn)剛度退化的線性節(jié)點(diǎn)模型以及考慮

4、節(jié)點(diǎn)剛度退化的實(shí)際節(jié)點(diǎn)模型。采用拆除構(gòu)件法對(duì)模型進(jìn)行連續(xù)倒塌分析。首先進(jìn)行靜力分析求得撤柱處的反力，然后進(jìn)行模態(tài)分析獲得剩余結(jié)構(gòu)的相應(yīng)豎向自振周期；最后進(jìn)行撤柱動(dòng)力分析，通過(guò)動(dòng)力放大系數(shù)來(lái)表征結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)的大小并對(duì)結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能進(jìn)行評(píng)定。通過(guò)參數(shù)化分析得到節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度分別在彈、塑性狀態(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響；同時(shí)將不考慮節(jié)點(diǎn)剛度退化的線性節(jié)點(diǎn)模型與考慮剛度退化的非線性節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行對(duì)比，研究節(jié)點(diǎn)剛度退化對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響；最后，由

5、于節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的改變會(huì)使結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分配，對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件耗能產(chǎn)生影響，因此研究節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件耗能變化的影響。通過(guò)以上分析提出改善結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施為工程實(shí)際提供參考。分析結(jié)果表明：考慮節(jié)點(diǎn)剛度退化會(huì)使動(dòng)力放大系數(shù)增大；結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下，動(dòng)力放大系數(shù)維持在20左右，不考慮節(jié)點(diǎn)剛度退化模型可用于連續(xù)倒塌分析；結(jié)構(gòu)在塑性狀態(tài)下，動(dòng)力放大系數(shù)隨節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度與需求能力比的增大而減小，不考慮節(jié)點(diǎn)剛度退化模型不宜用于連續(xù)倒塌分析；隨著節(jié)