大跨度预应力混凝土框—剪结构抗连续倒塌性能仿真研究

发布时间：2020-05-26 18:22

【摘要】：建筑结构的抗连续倒塌越来越成为一个研究重点,相关的研究成果推动了抗连续倒塌设计规范的完善,让趋于多元化复杂化的建筑有了更好的安全性保证。国内外关于连续倒塌的研究多集中在框架结构、钢结构,对于预应力结构、框剪结构、大跨度结构研究不够深入。大跨度预应力框剪结构多应用于轻型体育空间,人员密集,对此类重要结构进行连续倒塌风险评估和巨震作用下的连续倒塌机制研究意义重大。本文运用拆除构件法、弹塑性时程分析法对大跨度预应力框剪结构连续倒塌性能展开研究。主要工作和成果如下:(1)根据已有成果比较,确定适用于本文结构的方法。运用拆除构件法进行连续倒塌性能评估,通过瞬时加载法模拟柱子的拆除,选用非线性动力分析方法作为计算方法。比较四种仿真模拟方法,确定采用显式动力有限元软件LS-DYNA进行仿真模拟。介绍三种地震作用下的连续倒塌分析方法,经过比较选用时程分析法研究巨震作用下结构的连续倒塌机制。(2)以南京某轻型体育空间实体工程为参照,运用ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土分离式模型。采用瞬时加载法模拟拆除与剪力墙相连的柱A和中柱B,通过模拟分析得出:拆除柱B的风险远大于柱A,但都没有发生连续性倒塌,结构抗连续倒塌能力良好。通过应力云图的分析对比,深入探讨了两种工况下结构内力重分布的规律。对拆除构件后,结构的替代荷载传力途径进行分析,并根据研究成果提出抗连续倒塌设计措施。(3)联合运用ATC-63报告和双频段选波法选取了两条天然地震波,一条人工波,对大跨度预应力框剪结构进行巨震作用下的弹塑性时程分析。通过对比总计21个算例,得出以下结论:巨震作用下大跨度预应力框剪结构的构件破坏顺序主要受连梁强弱影响;倒塌破坏临界时间取决于地震波特性,与轴压比,连梁强弱等因素无关;层间位移角变形准则辅以LS-DYNA提供的倒塌破坏过程图和底层竖向位移,能够更精确的界定结构倒塌破坏情况;控制轴压比能显著提高大跨度预应力框剪结构的抗连续倒塌性能,建议将轴压比控制在0.4-0.55左右;强连梁耗能能力不足,易形成脆性破坏,但能使剪力墙整体性加强,延缓倒塌时间;弱连梁的耗能能力强,有利于整体结构参与地震耗能,增强结构延性,提倡弱连梁强墙肢的设计。以跨高比衡量的强弱连梁的界限取值5应适当放大,以7.5为界限更加合理。
【图文】：

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图 1.1 1968 年 Ronan Point 公寓煤气爆炸引发的连续性倒塌事故ab1.1 Acontinuous collapse caused by a gas explosion at Ronan Point apartment in 9图 1.2 1995 年 Alfred p. Murrah 联邦政府大厦遭汽车炸弹袭击前后对比

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图 1.1 1968 年 Ronan Point 公寓煤气爆炸引发的连续性倒塌事故Tab1.1 Acontinuous collapse caused by a gas explosion at Ronan Point apartment in 968
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU312.3

【参考文献】