組合梁平面鋼框架抗連續(xù)倒塌性能研究.pdf

1、建筑結構一旦發(fā)生連續(xù)性倒塌，必將造成嚴重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。因此，結構的抗連續(xù)倒塌性能已引起學者和工程界的廣泛重視。當結構中的豎向承重構件發(fā)生破壞，結構將通過由節(jié)點和梁組成的“懸索作用”來承擔豎向荷載。在抗倒塌設計中采用承載力高、變形能力好的節(jié)點連接，可以充分的發(fā)揮懸索作用，保證結構將上部荷載充分并平穩(wěn)的傳遞給周邊構件。在正常使用荷載作用下，節(jié)點承受負彎矩的作用，而當柱失效后，“懸索作用”將在梁中產(chǎn)生拉結力，失效柱上方節(jié)點將承受

2、正彎矩和拉力的共同作用，而相鄰節(jié)點將承受負彎矩與拉力的共同作用。因此，結構體系中的節(jié)點性能的研究和設計將是結構抗連續(xù)倒塌設計中的關鍵指標之一。
　　現(xiàn)有結構體系的連續(xù)倒塌性能研究多側重于鋼框架和鋼筋混凝土框架，對組合梁鋼框架的研究則較少。而對于抗連續(xù)倒塌體系中節(jié)點性能研究則通常采用簡化的邊界條件，針對組合節(jié)點在彎矩和拉力共同作用下的性能也關注較少。為此，本文對組合梁平面鋼框架的連續(xù)倒塌性能和組合節(jié)點的受力性能進行了較為系統(tǒng)的試驗研

3、究和理論分析，具體包括以下四部分內(nèi)容：
　　(1)完成了2榀四跨單層組合梁平面鋼框架的抗連續(xù)倒塌性能試驗研究，考察了焊接剛性組合節(jié)點和平齊式端板連接半剛性組合節(jié)點對結構體系抗連續(xù)倒塌性能的影響。實測了失效柱柱頂荷載、位移以及框架水平位移，獲得了框架梁梁端和跨中應變的分布與發(fā)展規(guī)律，得到了受荷過程中梁中拉力和彎矩的傳遞過程和規(guī)律，比較了梁柱連接方式對組合梁平面鋼框架抗連續(xù)倒塌性能的影響。
　　(2)完成了12個鋼-混凝土組合節(jié)

4、點的試驗，考慮了剛性組合節(jié)點和平齊式端板半剛性組合節(jié)點在純彎、拉彎和受拉三種工況下的受力機理。實測了組合節(jié)點的彎矩-拉力曲線、彎矩-轉(zhuǎn)角曲線和拉力-位移曲線，獲得了受荷全過程中梁端的應變分布、發(fā)展以及試件的變形特征?；谠囼灲Y果和已有的理論分析，提出了組合節(jié)點拉彎受力狀態(tài)的承載力設計方法，并分析了組合節(jié)點在抗倒塌過程中不同受力階段的工作機理。
　　(3)采用 ABAQUS建立了剛性連接和半剛性連接的組合梁平面鋼框架有限元分析模型，

5、在半剛性連接框架中采用混合單元建模，考慮螺栓斷裂后能更精確模擬平齊式端板連接半剛性組合節(jié)點在結構體系中的受力性能。探討了鋼梁截面高度、混凝土板厚度、配筋率、節(jié)點連接剛度等參數(shù)對關鍵柱破壞后框架抗連續(xù)倒塌性能的影響?；诶碚摲治龊驮囼炑芯?，提出了組合梁平面鋼框架簡化分析模型及壓拱效應模型，并推導了豎向荷載-位移計算方法。
　　(4)建立了三層和九層組合梁平面鋼框架有限元模型，對其進行了動力拆柱分析，研究不同層高、不同位置的關鍵柱破壞