Q460钢材门式刚架倒塌条件判定的研究

发布时间：2020-03-25 21:18

【摘要】：高强钢的应用目前在国内外逐渐普及,因而对其抗震性能以及倒塌的研究也就越来越重要。但目前对于高强钢构件或结构的抗震性能研究甚少,且规范中并没有明确给出Q460及以上强度钢材结构倒塌的相关规定,基于此,本文以门式刚架的倒塌条件判定为研究目的,采用数值模拟和理论分析的研究方法。主要工作如下:(1)应用ABAQUS有限元分析软件,基于材料损伤以及单元删除的隐式算法,在明确Q460高强钢材料力学性能的基础上,对已有试验模型进行有限元模拟,验证本文模型的正确性及科学性。(2)柱作为门式刚架主要承重构件,其抗震性能的优劣对结构的倒塌有着重要影响。本文设计48根不同轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比、壁板宽厚比的工字形和箱形截面压弯构件,对其在低周反复荷载作用下的试验结果进行对比分析,得到如下主要结论:对试验结果进行分析计算,给出对应Q460钢柱极限位移角的建议值,工字形为0.03,箱形为0.032;建议在抗震设计中翼缘宽厚比限值不宜超过9(规范规定不应超过7.1),腹板高厚比不宜过大;加载过程中刚度随轴压比增大而降低,翼缘宽厚比越大、腹板高厚比越小,初始刚度越大,但是刚度退化现象更严重,因此工程设计中应选择合理的截面尺寸;相比普通钢柱的延性系数达到4,Q460柱的延性系数仅在2左右;不同翼缘宽厚比的试件,能量耗散系数差异不是特别明显,而腹板高厚比(工字形)和壁板宽厚比(箱形)越大,能量耗散系数明显越小。(3)对Q460门式刚架在往复荷载下进行模拟试验,对其抗震性能及破坏过程进行分析,此外,为提出Q460钢结构倒塌时的判别条件,对16个门式刚架进行结构的倒塌试验,结论如下:基于最大层间位移角判别标准,Q460门式刚架结构倒塌时的建议值为0.04,并与柱模拟试验的结论对比分析,表明规范中弹塑性极限位移角0.02(1/50)作为Q460结构倒塌时的位移角过于保守;基于累积塑性延性判别标准,倒塌时的建议值为14;基于等效能量耗散系数判别标准,倒塌时的建议值为44。
【图文】：

多层钢框架,塑性损伤,损伤破坏,地区发生

图 1.1 上海金茂大厦图 1.2 地震中多层钢框架倒塌结构在应用中有诸多优点，但是在强震作用下依然有普遍发生破坏的资料记录，1994 年美国 Northridge 地区发生的 6.8 级地震，造成 150结构发生重大的损伤破坏[3]，，如图 1.2 所示。分析原因，主要是结构变形并造成严重塑性损伤引起的。震设计理论是根据规范中“三水准，两阶段”的设计方法。其中“三

多层钢框架

图 1.1 上海金茂大厦图 1.2 地震中多层钢框架倒塌结构在应用中有诸多优点，但是在强震作用下依然有普遍发生破坏的资料记录，1994 年美国 Northridge 地区发生的 6.8 级地震，造成 150结构发生重大的损伤破坏[3]，如图 1.2 所示。分析原因，主要是结构变形并造成严重塑性损伤引起的。震设计理论是根据规范中“三水准，两阶段”的设计方法。其中“三
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11

【参考文献】