基于VFIFE的半刚性连接钢框架抗连续倒塌性能研究

发布时间：2020-08-09 10:48

【摘要】：对钢结构进行分析时,梁柱的连接通常被认为是理想铰接或完全刚接,这种理想假设虽会简化结构的复杂程度,但在实际工程中梁柱连接节点既不可能是完全刚接也不可能是理想铰接,而是受力性能处于这两者之间的半刚性连接,采用理想的刚接或铰接模型会造成理论与实际存在较大差异。目前,学者对半刚性连接的节点受力性能进行了充分的研究,但对于考虑半刚性连接节点的钢框架结构抗连续倒塌问题研究较少。因此本文研究了半刚性连接钢框架结构抗连续倒塌性能。向量式有限元方法是一种新的分析方法,它用质点的性质描述结构的形态,并用牛顿第二运动定律作为质点运动准则,在求解大变形、倒塌、断裂等复杂问题方面表现出独特优势。本文根据向量式有限元理论,采用考虑结构初始变形的瞬时卸载法,建立结构模型,从关键构件判别、半刚接结构动力非线性分析和构件断裂数值模拟三方面,研究平面钢框架结构的连续倒塌破坏行为。主要研究内容如下:(1)介绍向量式有限元方法在处理碰撞、坍塌、断裂等结构复杂行为时的优势;详细阐述了向量式有限元基本理论和分析流程,基于该理论建立半刚性连接单元,通过与已有文献研究结果对比分析,验证了所编平面半刚性连接单元程序的正确性;(2)针对拆除构件法进行结构连续倒塌分析时,需要确定拆除构件的位置,本文结合向量式有限元方法可以扣除刚体位移计算纯变形位移的优势,对不等跨结构、荷载不相等结构和层数不相同结构进行分析,得到相应结构的关键构件位置;(3)研究了半刚性连接对钢框架结构抗倒塌性能的影响。通过分析拆柱前后剩余结构位移和内力的变化量,研究节点连接刚度对剩余结构在上部不平衡荷载作用下内力重分布规律的影响;(4)根据平面梁单元的的断裂准则和断裂模式,采用MATLAB软件编写半刚接单元断裂程序,对半刚接钢框架结构在竖向均布荷载和水平地震荷载作用下的倒塌过程进行跟踪,并分析节点连接刚度对钢框架结构倒塌过程的影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU391

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本文编号：2787010