移除底层关键柱后钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能分析

发布时间：2017-10-18 19:28

  本文关键词：移除底层关键柱后钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能分析

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【摘要】：近年来，自然灾害和突发事件频繁发生，结构倒塌屡见不鲜,造成了严重的人员伤亡和巨大的财产损失，建筑物的倒塌已经引起工程界和学术界的高度重视。 目前，国内外学者多将地震倒塌和连续倒塌作为两个独立的领域进行了大量的研究，研究对象主要针对框架结构。在地震灾害和突发事件中，框架结构的底层柱往往首先失效，此外，基于建筑风格方面的考虑，设计师通常会要求移除结构构件，从而破坏了结构的传力路径，已有研究发现此类关键构件的失效会导致结构大范围的倒塌。本文结合连续倒塌研究和地震倒塌研究方面的成果，，采用拆除构件设计法，应用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，完成了钢筋混凝土框架结构拆除底层关键柱后在地震作用下的倒塌全过程仿真分析，重点研究了层高、跨度、层数和关键柱位置对钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的影响。 文中建立了平面框架仿真分析模型，对比分析关键柱失效前后的抗倒塌性能，底层梁柱节点破坏柱端失效是引起结构倒塌的原因，底层中柱失效后，底层迅速转化薄弱层结构在重力作用下失稳坍塌。建筑结构的层高、跨度和层数对钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能有显著影响。分析结果表明，适当增加层高、减小跨度、增加层数对框架结构在底层关键柱失效后抗倒塌性能是有利的；反之，底层容易成为薄弱层，导致结构倒塌。 在平面框架模型的基础上建立了三维框架仿真分析模型，研究拆除不同关键柱后的钢筋混凝土框架结构倒塌性能，分析表明空间框架结构在拆除角柱后框架倒塌破坏最为严重。结构的破坏过程可以概括为三个阶段：(1)弹性阶段；(2)重力作用影响占主导地位的塑性阶段；(3)地震作用占主导地位的塑性阶段。
【关键词】：钢筋混凝土框架 拆除构件法 地震作用 结构倒塌分析 底层关键柱
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU375.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 概述9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 抗倒塌设计方法12-13
• 1.4 拆除构件设计法13-15
• 1.5 本文的主要工作15-17
• 第二章 框架结构分析模型的建立及参数选取17-28
• 2.1 概述17
• 2.2 底层关键柱的拆除位置17-20
• 2.3 非线性动力分析方法及相关参数20-24
• 2.3.1 非线性动力分析20
• 2.3.2 ANSYS/LS-DYNA 介绍20-21
• 2.3.3 钢筋混凝土有限元分析模型21
• 2.3.4 材料模型的选取21-22
• 2.3.5 阻尼22-23
• 2.3.6 时间步长23-24
• 2.4 初始荷载的施加24-26
• 2.4.1 失效时间的确定24
• 2.4.2 时程分析及地震波的选取24-26
• 2.4.3 重力荷载26
• 2.5 结构破坏的判别26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 平面框架拆除底层关键柱后在地震作用下的倒塌分析28-66
• 3.1 框架底层中柱拆除前后抗地震倒塌性能对比分析28-36
• 3.1.1 未拆除中柱 KJ1 倒塌仿真分析28-32
• 3.1.2 拆除中柱 KJ2 倒塌仿真分析32-35
• 3.1.3 分析结果对比35-36
• 3.2 层高对框架抗倒塌性能的影响36-46
• 3.2.1 KJ3 倒塌仿真分析过程36-39
• 3.2.2 KJ4 倒塌仿真分析过程39-42
• 3.2.3 KJ5 倒塌仿真分析42-45
• 3.2.4 分析结果对比45-46
• 3.3 跨度对框架抗倒塌性能的影响46-55
• 3.3.1 KJ6 倒塌仿真分析47-50
• 3.3.2 KJ7 倒塌仿真分析50-53
• 3.3.3 分析结果对比53-55
• 3.4 层数对框架结构抗倒塌性能的影响55-64
• 3.4.1 KJ8 倒塌倒塌仿真56-59
• 3.4.2 KJ9 倒塌仿真分析59-62
• 3.4.3 分析结果对比62-64
• 3.5 本章小结64-66
• 第四章 空间框架拆除底层关键柱后在地震作用下的倒塌分析66-83
• 4.1 拆除底层横向中柱 A2 后框架的抗倒塌分析67-71
• 4.2 拆除底层纵向中柱 B1 后框架的抗倒塌分析71-76
• 4.3 拆除角柱 A1 后框架的抗倒塌分析76-81
• 4.4 结果对比分析81-82
• 4.5 本章小结82-83
• 结论与展望83-85
• 结论83-84
• 需进一步研究的问题84-85
• 参考文献85-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：1056718