移除中柱工况下箱形节点域弱轴连接的抗连续倒塌性能研究

发布时间：2020-04-09 00:01

【摘要】：钢结构以其良好的受力性能使得在工业和民用建筑领域越来越广泛的应用。但由爆炸、火灾、碰撞等意外事故引起的结构连续倒塌则给社会造成巨大的经济损失和不良的影响,而钢框架结构节点(连接)对结构整体性能的影响非常大。因此,对钢结构连接进行抗连续倒塌性能的研究具有非常重要的现实意义。以通用三柱两跨平面钢框架子结构框架为研究对象,应用有限元软件ABAQUS模拟了不同类型的箱型节点连接在中柱失效情况下的连续倒塌过程,分析了失效柱承载力和竖向位移关系曲线的特征以及梁截面应力的发展过程;研究了不同削弱或加强参数以及楼板对子结构框架的抗连续倒塌性能的影响。主要结论如下:(1)失效柱承载力-竖向位移曲线都经历了四个阶段:梁机制阶段、塑性发展阶段、混合机制阶段和悬链线机制阶段。(2)除悬臂梁段标准型连接与标准型连接,没能形成悬链线机制外,其余弱轴连接的悬链线机制均得到了充分的发挥,表现出良好的抗连续倒塌性能。(3)楼板对子结构框架的抗连续倒塌性能的影响比较明显,相对于无楼板的纯钢节点,组合节点的初始刚度和塑性承载力都有比较大的提高,板中纵向钢筋的拉结作用能够延长节点悬链线阶段的长度,使悬链线机制得到更为充分的发挥。提高节点的抗拉强度。同时,楼板的存在使得梁中和轴上移,增加了梁下翼缘拉断破坏的风险。(4)RBS削弱型刚性节点和顶底角钢半刚性节点的转动能力较大,悬链线效应能充分发挥,但它们的承载力较小。(5)端板厚度对长端板连接节点抗倒塌性能的影响较大,当端板厚度过大,节点的刚度较大,节点的承载力取决于螺栓的抗拉强度,由于高强螺栓塑性变形能力较差,因此会限制节点悬链线机制的发挥;当端板厚度较小,端板处会提前发生局部破坏,导致悬链线机制不能发挥作用。建议端板厚度与蒙皮板厚度。(6)顶底角钢加强式连接节点的破坏始于角钢内圆角或螺栓的受拉破坏,顶底角钢和螺栓的塑性应变能力对节点的转动能力具有较大的影响。
【图文】：

图 1(a) 英国 Ronan Point 公寓连续倒塌 图 1(b) 美国 Alfred P. Murrah 联邦大楼倒塌图 1(c) 世贸大楼倒塌2005 年，日本钢结构协会出版了《高冗余度钢结构钢结构控制设计指南》[33,34]。2001 年，，我国在《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50153[35]中规定：允许主要承重构件在设计规定的偶然荷载作用下发生局部破坏，但其余结构应具备在一定时间内不发生连续倒塌的可靠度。现行《建筑设计抗震规范》[36]（GB50011-2010）提出了结构抗连续倒塌的设计目标，但没有给出具体的设计流程和判断标准。现行《混凝土结构设计规范》[37]（GB50010-2010）增加了防连续倒塌设计原则和 6 项设计要求，列举了局部加

图 1(c) 世贸大楼倒塌结构协会出版了《高冗余度钢结构钢结构控《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50153[偶然荷载作用下发生局部破坏，但其余结构度。现行《建筑设计抗震规范》[36]（GB5001，但没有给出具体的设计流程和判断标准。2010）增加了防连续倒塌设计原则和 6 项设构件法等三种方法，并对结构进行非常规但没有给出具体的设计方法。现行行业标准安全等级为一级的高层建筑给出了相应的规布了第一版《建筑结构抗倒塌设计规范》[39] ≤
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391

【参考文献】

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本文编号：2620004