边柱失效下端板节点钢框架—三维楼板结构体系抗连续倒塌性能研究

发布时间：2020-10-11 20:00

　　 自1968年Ronan Point公寓倒塌,1995年美国Murrah联邦大厦的倒塌以及2009年美国世贸大厦双子楼倒塌事件之后,建筑结构的连续倒塌问题逐渐引起各国学术界的关注。与此同时,随着装配式建筑在我国的兴起和发展,大量的高层大跨结构采用组合结构形式,其中钢框架-钢筋混凝土压型钢板组合楼板作为较为典型的一种建筑结构形式,在实际工程中被广泛应用。然而关于该种结构形式的抗连续倒塌性能的相关研究还比较少。在过去的试验中,多采用二维框架组合楼板进行研究,然而,已有文献表明,三维效应对结构抗倒塌的影响至关重要。因此,有必要进行三维组合框架相关的试验研究为理论分析、有限元分析及工程应用提供借鉴和参考。本文依托课题“钢结构体系的防灾减灾设计理论及工程应用”(中华人民共和国科学技术部,2016yfc0701203),采用试验的方法详细研究该种结构形式在边柱失效情况下的抗连续倒塌性能。在本次试验当中,组合框架的主梁采用端板连接,而次梁采用腹板双角钢连接,组合楼板与钢框架之间采用抗剪栓钉连接。本文详细分析了该组合框架在边柱失效情况下的荷载传力路径和传力机理,并对整个框架在不同阶段的抗弯效应,悬链线效应,受拉薄膜效应发挥的作用进行了分析。与此同时,还运用组件法对组合框架中的节点及楼板与钢框架的组合效应进行了研究,以期望对后续研究提供帮助。通过本次试验,得到如下的重要结论:(1)三维钢框架-钢筋混凝土压型钢板组合楼板体系具有良好的抗连续倒塌性能,且整个框架体系的荷载-位移曲线阶段划分明显。(2)采用拆除构件法进行该框架体系边柱失效的设计时,应主要考虑抗弯效应,不应考虑悬链线效应,应考虑楼板的受拉薄膜效应对承载力的提高。(3)边界水平约束的存在,能通过提高悬链线效应和板的受拉薄膜效应来提高结构体系整体承载力。(4)通过对比,发现节点的刚度对整体框架的力学响应有影响。最后推荐主梁节点采用端板连接方式。(5)三维框架试验更能准确反映结构力学行为,且在边柱失效情况下,二维框架试验会高估悬链线效应,低估抗弯效应,考虑不到三维楼板薄膜效应。本文的创新点:(1)首次采用试验的方法研究了边柱失效情况下,主梁节点采用端板连接的三维钢框架-钢筋混凝土压型钢板组合楼板的抗连续倒塌性能。(2)对比二维,三维框架边柱失效试验,发现二维框架不能准确反映整体结构抗力,且低估了抗弯效应,高估了悬链线效应。此外,发现边界约束条件及节点刚度对结构整体力学响应有影响。(3)发现对于该框架体系,在边柱失效情况下,悬链线效应可忽略不计,整体框架在大变形阶段主要通过抗弯效应和楼板受拉薄膜效应抵抗竖向荷载。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

的子结构作为研究对象。处于结构中不同位置的柱子失效会造成不同的影响，在结构抗连续倒塌研究中，一般把柱子失效的情况划分为三类：中柱失效，边柱失效和角柱失效，对于这三种情况在结构中所取子结构的范围及失效柱位置见图2.1。

图 2.2 梁的压拱效应Figure 2.2 Compressive arch action in a beam变形情况下，梁受均布荷载作用时，由梁的抗弯效应来抵抗的挠曲，并沿着梁的截面产生拉应变和压应变。在钢筋混凝的抗压强度远远大于其抗拉强度，拉应变远远大于压应变，产生净拉应变，综合的结果就是使得整个梁产生向外扩展延于梁的两端被约束，这种限制作用抑制了梁的伸长，同时在力，这种轴向压力会帮助混凝土抵抗水平荷载，这种现象被本文的研究对象，钢梁与钢筋混凝土-压型钢板组合楼板组成于组合梁上翼缘的楼板限制了钢梁的压应变产生，钢梁的拉致净拉应变的产生，使得组合梁中依然存在压拱效应。从压看出，侧向约束对于压拱效应的产生具有非常大的影响，梁，则梁中所产生的的压拱效应更明显。本文研究结构在边柱

重庆大学硕士学位论文的存在，只要钢筋未发生断裂，就依然存在拉结的作用，这帮助梁抵抗竖向荷载。而对于本次试验中的组合梁，由于钢混凝土压碎后，同样具有一定的拉结力以抵抗竖向荷载。这上部受压，下部受拉的抗弯效应转化为整根梁受拉力作用形剩余构件形成备用荷载路径以抵抗竖向荷载的作用称为悬链义可见，悬链线作用的产生，需要具备两个必要的因素：1余的构件必须是连续完整的，以形成完备的传力路径。例如中，要保证钢筋的连续性。而在本文的钢框架-钢筋混凝土压中需要保证节点的完整性。因此，正确的移柱方法是在不破情况下，移除竖向构件。2).周边需具有良好的水平约束，否力提供支撑，形成悬链线。典型二维框架的全过程力-位移曲
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本文编号：2837048