考慮梁柱節(jié)點受力機理的鋼框架抗連續(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)點受力機理的鋼框架抗連續(xù)倒塌性能研究Researchontheprogressivecollapseperformanceofthesteelframeconsideringthemechanicalbehaviorofbeam_to_columnjointsr申諳碩士學(xué)位】國家自然科學(xué)基金面上項目51178307天津市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會建設(shè)科技項目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隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國進入了一個大規(guī)模建設(shè)的時期，鋼產(chǎn)量在此期間迅猛增長。同時由于鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強等特點，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國建筑領(lǐng)域得到巨大發(fā)展和廣泛應(yīng)用。正是因為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)揮著越來越重要的作用，針對它的各種性能的研究也越來越多。但是當前研究大都是在鋼結(jié)構(gòu)處于正常荷載狀態(tài)F進行的。當結(jié)構(gòu)遭受偶然荷載(如地震、爆

3、炸、沖擊、火災(zāi)等)作用時結(jié)構(gòu)可能會由于某些局部構(gòu)件的突然破壞引發(fā)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布進而發(fā)生不成比例的嚴重破壞，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，有必要對結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能進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。本文通過有限元軟件建模并在梁柱節(jié)點處引入轉(zhuǎn)動彈簧單元來考慮節(jié)點受力機理對鋼框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響。模型根據(jù)節(jié)點轉(zhuǎn)動剛度的不同，分為剛接模型、不考慮節(jié)點剛度退化的線性節(jié)點模型以及考慮

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

5、于節(jié)點轉(zhuǎn)動剛度的改變會使結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分配，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件耗能產(chǎn)生影響，因此研究節(jié)點轉(zhuǎn)動剛度對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件耗能變化的影響。通過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際提供參考。分析結(jié)果表明：考慮節(jié)點剛度退化會使動力放大系數(shù)增大；結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下，動力放大系數(shù)維持在20左右，不考慮節(jié)點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，動力放大系數(shù)隨節(jié)點轉(zhuǎn)動剛度與需求能力比的增大而減小，不考慮節(jié)點剛度退化模型不宜用于連續(xù)倒塌分析；隨著節(jié)