设置粘滞阻尼器的钢框架结构竖向连续倒塌分析

发布时间：2024-01-29 10:08

　　建筑结构的连续倒塌过程涉及大变形、大转动及弹塑性等复杂非线性力学行为,故所采用的分析程序应能够瞬时改变结构的刚度矩阵和几何形状,现有的有限元方法在处理结构断裂倒塌问题时存在一定的局限;向量式有限元是以向量力学和数值计算为基础的一种新型数值计算方法,在求解结构大变形、大转动、倒塌等复杂问题方面表现出了独特的优势。由于消能减震结构具有减震机理明确、减震效果显著且安全可靠等优点,易于在工程中推广应用,因此,消能减震技术的应用形式和范围也越趋广泛。目前,对于结构抗竖向连续倒塌的研究多集中于普通抗震结构,对附加阻尼器的消能减震结构和隔震结构的竖向连续倒塌研究较少。在此背景下,本文研究了附加粘滞阻尼器的钢框架结构的竖向连续倒塌分析,并在此基础上讨论了消能减震结构的抗连续倒塌性能和破坏机理。本文基于向量式有限元理论建立了考虑初始变形的结构动力连续倒塌弹塑性模型,提出了构件拆除前静力分析和构件拆除后动力分析全过程统一的瞬时卸载法,主要从结构连续倒塌影响因素、消能减震结构抗连续倒塌性能分析和断裂倒塌数值模拟三个方面,深入研究了钢框架结构的连续倒塌动力行为,主要研究内容如下:(1)对比有限单元法、离散元法...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究意义与目的
    1.2 粘滞阻尼器消能减震结构研究现状
        1.2.1 粘滞阻尼器简介
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 国内外建筑结构连续倒塌研究现状
        1.3.1 抗连续倒塌设计规范
        1.3.2 连续倒塌理论及试验研究
        1.3.3 数值模拟方法研究现状
    1.4 向量式有限元法简介
    1.5 本文主要研究内容
2 向量式有限元基本理论
    2.1 基本概念
        2.1.1 点值描述
        2.1.2 途径单元
        2.1.3 逆向运动
    2.2 向量式有限元计算方法
        2.2.1 运动方程
        2.2.2 计算步骤及流程
        2.2.3 梁单元内力计算
    2.3 粘滞阻尼器在向量式有限元中的实现
        2.3.1 粘滞阻尼器的力学模型
        2.3.2 算例验证
    2.4 本章小结
3 结构抗连续倒塌非线性动力分析
    3.1 引言
    3.2 竖向连续倒塌分析方法
        3.2.1 瞬时卸载法
        3.2.2 分析步骤
    3.3 动力分析的阻尼
    3.4 结构模型与动力放大系数
        3.4.1 平面钢框架向量式有限元模型
        3.4.2 动力放大系数
    3.5 各因素对结构竖向动力效应的影响
        3.5.1 柱失效位置对结构动力响应的影响分析
        3.5.2 柱失效时间对结构动力响应影响的分析
        3.5.3 屈服强度对结构动力响应的影响分析
    3.6 本章小结
4 设置粘滞阻尼器的钢框架结构抗连续倒塌性能分析
    4.1 结构模型
    4.2 阻尼器在结构抗竖向连续倒塌动力分析中的性能需求
        4.2.1 阻尼器位置对剩余结构动力响应的影响分析
        4.2.2 阻尼器参数对结构动力响应影响的分析
    4.3 设置阻尼器的钢框架结构动力效应作用区域分析
        4.3.1 对柱轴力的影响分析
        4.3.2 对梁端弯矩的影响分析
        4.3.3 对梁内轴力的影响分析
    4.4 阻尼器对屈服强度的影响
    4.5 本章小结
5 消能减震结构断裂倒塌数值模拟
    5.1 构件断裂准则
    5.2 构件断裂模式
        5.2.1 结构断裂模型
        5.2.2 断裂后质点性质计算
    5.3 钢框架结构倒塌破坏全过程分析
        5.3.1 底层柱失效剩余结构断裂分析
        5.3.2 地震作用下框架结构断裂分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
攻读硕士学位期间参与的科研项目
致谢



本文编号：3887981