爆炸荷载作用下T形截面钢管混凝土芯柱动力响应研究
本文选题:T形钢管混凝土芯柱 + 爆炸荷载 ; 参考:《沈阳建筑大学》2014年硕士论文
【摘要】:随着二战的结束,各国逐渐趋于和平稳定的发展,但是一些恐怖分子仍然活动猖獗,他们泯灭人性的在世界各地制造恐怖袭击活动,爆炸袭击又是他们惯用的手段之一,因此研究爆炸荷载对建筑物的作用就由为重要。许多建筑物在爆炸时发生破坏和倒塌,这一现象都是由于爆炸荷载的猛烈作用所引发的。而对于一个建筑物来说,它的主要受力构件是柱构件,当有爆炸荷载作用于建筑物时,研究一个结构整体的安全性往往取决于研究柱的安全性。异形钢管混凝土芯柱是结合了混凝土异形柱、钢管混凝土柱、钢管混凝土核心柱的特点而提出的结构概念,其截面主要有十字形、T形和L形三种形式。由于钢管混凝土的加入,异形钢管混凝土芯柱弥补了异形钢筋混凝土柱承载力不足的缺陷,拓宽了异形柱的应用范围,尤其是在高层、超高层等高耸大跨结构体系中的应用。与此同时,一些研究者已经通过研究得出了准静态荷载作用对异形钢管混凝土芯柱的力学性能的影响的一些问题,但是对于偶然荷载(例如爆炸、冲击和侵彻等)作用对它的影响的问题的研究少之又少。但值得我们注意的是,根据异形钢管混凝土芯柱的特点,其常应用于柱高耸大跨结构当中,而此类结构在遭受突发性爆炸而发生剧烈破坏时,往往会导致更大的人员伤亡和经济损失。为了当发生爆炸的时候,人员可以有更多的逃生时间,对于了解爆炸荷载作用时的异形钢管混凝土芯柱的动力性能是十分有必要的,由于异形钢管混凝土芯柱在爆炸荷载作用时会发生破坏,而这种破坏会导致结构的整体倒塌,为防止这种现象的发生,提高芯柱的抗爆能力势在必得。本文采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了表面爆炸荷载作用时的异形钢管混凝土芯柱中的T形构件的动态响应相关问题。T形钢管混凝土芯柱是由外混凝土、钢管、核心混凝土、纵筋、箍筋等材料构成,属于典型的非匀质材料。在爆炸冲击荷载作用下,由于应力波在T形钢管混凝土柱中的传播途径、混凝土材料、钢管和混凝土之间粘结关系等都非常复杂,所以研究T形钢管混凝土柱在爆炸冲击荷载作用下的反应特征和破坏模式相对困难。本文首先介绍了异形钢管混凝土芯柱的应用,爆炸作用的基本原理,材料的应变率效应以及ABAQUS软件的功能与特性。通过数值模拟计算的方法,得出三种典型爆炸荷载作用下的T形钢管混凝土芯柱的动力响应结果,同时对模拟结果进行了分析比较。同时还研究了T形钢管混凝土柱与普通钢筋混凝土异形柱抗爆性能的差异。最后对钢管直径,钢管壁厚,纵向配筋率,箍筋间距,柱的长细比,混凝土强度,及轴压比对T形钢管混凝土芯柱抗爆性能的影响进行了对比分析,明确了各参数对T形钢管混凝土芯柱抗爆性能的影响。从而为之后的异形钢管混凝土芯柱的抗爆设计提供了一定的理论依据。
[Abstract]:With the end of World War II, countries are gradually moving towards peaceful and stable development, but some terrorists are still rampant. They dehumanize and carry out terrorist attacks around the world. Bombing attacks are also one of their usual methods.Therefore, it is important to study the effect of explosion load on buildings.Many buildings are destroyed and collapsed during explosion, which is caused by the violent action of explosion load.For a building, its main force member is the column member. When there is explosion load on the building, the study of the whole safety of a structure usually depends on the safety of the column.Concrete-filled steel tubular (CFST) core column is a structural concept which combines the characteristics of concrete special-shaped column, concrete-filled steel tubular column and concrete-filled steel tubular core column.Due to the addition of concrete-filled steel tubular (CFST), special-shaped CFST core columns make up for the deficiency of the bearing capacity of special-shaped reinforced concrete columns, and widen the application scope of special-shaped columns, especially in high-rise, super-high-rise and other high-rise long-span structural systems.At the same time, some researchers have studied the effects of quasi-static loads on the mechanical properties of concrete-filled concrete-filled steel tubular (CFST) columns, but in the case of accidental loads (such as explosions),There is little research on the impact of impact and penetration on it.However, it is worth noting that according to the characteristics of special-shaped concrete-filled steel tubular core columns, they are often used in tall and long-span columns, and such structures are severely damaged by sudden explosion.Often lead to greater casualties and economic losses.In order to have more escape time when explosion occurs, it is necessary to understand the dynamic performance of special-shaped CFST core columns under explosion load.Due to the failure of concrete-filled concrete-filled steel tubular (CFST) core columns under explosion load, which will lead to the collapse of the whole structure, in order to prevent the occurrence of this phenomenon, it is necessary to improve the anti-explosion potential of the core columns.In this paper, using the method of numerical simulation and theoretical analysis, the dynamic response of T-shaped members in special-shaped concrete-filled steel tubular (CFST) core columns subjected to surface explosion loading is studied.Core concrete, longitudinal reinforcement, stirrups and other materials constitute a typical heterogeneous material.Due to the propagation of stress wave in T-shaped concrete-filled steel tube column, the material of concrete, the bond relationship between steel tube and concrete, etc.Therefore, it is difficult to study the response characteristics and failure mode of T-shaped concrete-filled steel tubular columns under blast impact load.This paper first introduces the application of special-shaped concrete-filled steel tubular core column, the basic principle of explosion, the strain rate effect of material and the function and characteristic of ABAQUS software.The results of dynamic response of T-shaped concrete-filled steel tubular core columns under three typical explosive loads are obtained by numerical simulation, and the simulation results are analyzed and compared.At the same time, the difference of explosion resistance between T-shaped concrete-filled steel tubular columns and ordinary reinforced concrete special-shaped columns is studied.Finally, the effects of diameter, wall thickness, longitudinal reinforcement ratio, stirrups spacing, aspect ratio of columns, concrete strength and axial compression ratio on the anti-explosion performance of T-shaped CFST core columns are compared and analyzed.The effect of each parameter on the anti-explosion performance of T-shaped CFST core column is clarified.This provides a certain theoretical basis for the later anti-explosion design of special-shaped concrete-filled steel tubular core columns.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU398.9
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,本文编号:1767907
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