子结构模型对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌能力的影响

发布时间：2021-08-12 15:01

　　为提高钢管混凝土结构抗连续倒塌分析效率,采用子结构的静力试验和有限元方法进行研究,但是子结构模型的选取对分析结果影响较大。为此,利用ABAQUS显式模块对不同子结构模型的钢管混凝土组合框架进行抗连续倒塌性能分析。在验证材料本构和建模方法合理的基础上,建立单柱双半跨、三柱双跨、四柱三跨和五柱四跨平面子结构模型,以分析不同子结构模型对钢管混凝土平面框架抗连续倒塌性能的影响;对比单柱四半跨、五柱四跨和2×2跨的钢管混凝土空间子结构模型的抗连续倒塌性能,并分析混凝土楼板和层数对其影响。结果表明:不同子结构模型的选取决定了不同的边界约束条件,进而对钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能影响较大;单柱双半跨平面子结构和单柱四半跨空间子结构的边界强约束使其前期荷载较大,但整体变形能力较差;由于失效柱相邻柱的约束增强,四柱三跨、五柱四跨平面子结构的极限弦转角和峰值荷载较三柱双跨子结构明显提高,其中有楼板平面子结构的提高更明显;由于角柱的约束和楼板整体性的提高,有楼板单层2×2跨空间子结构的极限弦转角和峰值荷载均高于五柱四跨空间子结构,但无楼板单层2×2跨和五柱四跨空间子结构相差不大;无论楼板存在与否,随着层... 

【文章来源】：建筑结构学报. 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

子结构模型

钢材本构关系以Esmaeily等[24]提出的模型为基础，并进行简化，取该模型强度退化阶段前的本构关系曲线，即考虑钢材弹性阶段、屈服平台阶段以及强化阶段的应力与应变关系。如图2所示，通过控制k1、k2、k3三个参数来调整钢材单向拉伸应力-应变曲线的屈服平台段和钢材强化段的曲线形状，简化后的应力-应变关系为式中:Es为弹性模量;εy为屈服应变;fy为屈服强度;k1、k2、k3为应力-应变曲线相关参数，对于钢梁、钢管和钢筋，其参数取值为k1=3,k2=300,k3=1.4。

以王伟等[3]进行的圆钢管柱-钢梁外环板式单柱双半跨平面子结构的试验为分析对象，对全焊接子结构CO-W进行模拟验证，其中圆钢管柱截面尺寸为352 mm×12 mm，钢梁截面规格为H300×150×6×8，外环板宽度为25 mm，梁跨为4 500 mm，在钢管柱柱顶施加竖向位移并提取柱顶荷载-竖向位移(f-Δv)曲线。图4为单柱双半跨平面子结构模拟结果。由图4a可见，模拟曲线与试验曲线在加载前期吻合较好，但是由于试验中两侧钢梁发生间隔性断裂而有限元模型为理想化同时断裂，因此，加载后期模拟曲线略高。单柱双半跨子结构的峰值荷载和极限竖向位移(峰值荷载和极限竖向位移分别为荷载的最大值及其对应的竖向位移)的模拟值分别为292.2 k N和245.5 mm，与试验值仅相差29.2 k N和1.4 mm。由图4b可见，在破坏模式上，有限元模型准确模拟了试验中CO-W子结构的钢梁上翼缘屈曲和钢梁断裂。2.3.2 五柱四跨平面子结构试验

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同跨度比组合梁柱子结构抗倒塌性能试验研究[J]. 钟炜辉,谭政,宋晓燕,孟宝.  建筑结构学报. 2020(09)
[2]钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点抗连续倒塌性能研究[J]. 郑龙,王文达,李华伟,李天昊.  建筑结构学报. 2019(11)
[3]考虑周边结构约束影响的RC框架结构防连续倒塌性能研究[J]. 周云,陈太平,胡翔,易伟建.  工程力学. 2019(01)
[4]穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估[J]. 王文达,郑龙,魏国强.  工程科学与技术. 2018(06)
[5]提升抗连续倒塌能力的钢框架梁柱刚性节点设计理念与方法[J]. 王伟,秦希.  建筑结构学报. 2016(06)
[6]基于应力三轴度的钢框架循环加载损伤分析[J]. 周天华,李文超,管宇,白亮.  工程力学. 2014(07)
[7]圆钢管柱-H形梁外环板式节点抗连续性倒塌性能试验研究[J]. 王伟,李玲,陈以一,严鹏.  建筑结构学报. 2014(07)
[8]关键柱失效后组合框架抗倒塌试验研究及理论分析[J]. 高山,郭兰慧,吴兆旗,张素梅.  建筑结构学报. 2013(04)



本文编号：3338536