考虑组合楼板效应的钢框架结构连续倒塌分析及评估方法研究
发布时间：2021-01-19 04:47
随着我国建筑行业的迅猛发展,钢框架结构体系已被广泛应用于多、高层民用建筑。由于压型钢板组合楼板具有施工方便、刚度大、组合作用良好等优点,其成为钢框架结构中的首选方案,得到广泛的应用。目前针对组合楼板对框架结构的静力和动力响应的影响,国内外已经开展了大量的研究,形成了相应的设计规范。然而对于压型钢板组合楼板对钢框架结构抗连续倒塌影响方面的研究,还比较少,特别是对于目前新兴的闭口截面压型钢板组合楼面的相关研究,目前尚未见报道。本文以闭口型压型钢板混凝土组合楼板钢框架结构为研究对象,对考虑组合楼板作用的钢框架结构抗连续倒塌性能开展以下几方面的研究:（1）考虑材料的损伤（混凝土的拉压塑性损伤、钢材的延性损伤）以及组合楼板中各组件之间的接触行为（钢板与混凝土和钢梁、混凝土与栓钉等）,采用有限元软件ABAQUS建立了压型钢板组合钢框架结构壳-实体有限元模型。基于国内外已有的压型钢板组合楼板试验数据,对该模型的准确性进行了验证。采用该有限元模型,对梁板子结构的抗连续倒塌性能进行了参数化分析,分别选取角柱、边柱和内部中柱的失效工况,建立了36组梁板子结构壳-实体有限元模型,揭示了抗连续倒塌受力机理,分...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压型钢板组合钢框架结构倒塌
图 1-1 压型钢板组合钢框架结构倒塌 图 1-2 圣保罗某 24 层建筑火灾下倒塌近十年，针对于混凝土框架结构、钢框架结构抗连续倒塌性能分析的理论和试验究较为普遍，但大多数为不带楼板的纯框架结构或带组合楼板的平面框架结构。压型板-混凝土组合楼板钢框架结构的抗连续倒塌分析与评估研究较为少见，不论是三维体模型的倒塌试验、理论分析还是数值模拟等方面仍需进一步开展研究。
[20]开展了基于抽柱法的钢框架结构连续倒塌的试验研究，试验内容包含空间钢框架的拟静力试验和平面钢框架的动力试验两部分，见图1-3~图1-4所示。论文中逐步研究了钢框架连续倒塌动力效应系数、关键杆件判别和失效时间选取、梁柱全焊接刚性连接节点机械模型，钢框架结构抗连续倒塌评估等一系列相关研究，并探讨了钢框架结构的连续倒塌破坏机理。图 1-3 空间钢框架静力 Pushdown 试验 图 1-4 平面钢框架“抽柱”动力试验2012 年，张凡榛等[21]开展了 1/2.34 缩尺的单层两跨两开间、钢筋混凝土板柱子结构，分别进行了中柱破坏、边柱破坏和角柱破坏工况下，拟静力连续倒塌试验研究，如图 1-5 所示。通过试验探究了板柱结构的破坏特点及屈服线发展趋势。结果表明单纯依靠屈服线理论保守的预估了板柱结构的抗连续倒塌能力；板的拉膜作用是板承载力提高的主要因素；同时，板柱节点的承载力是保证拉膜效应开展的基石。通过对比试验和有限元模拟，初步提出了混凝土板柱结构抗连续倒塌设计的几个关键点以及设计流程，给出了合理的构造要求及设计建议。
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑结构连续倒塌破坏分析的数值模拟研究方法综述[J]. 曲激婷,宋全宝. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于离散元法的爆炸荷载作用下钢框架倒塌模拟[J]. 齐念,张鹏飞,陈祥勇. 钢结构. 2018(04)
[3]子结构混合试验方法研究与应用[J]. 王涛,潘鹏. 工程力学. 2018(02)
[4]RC框架结构抗连续倒塌研究[J]. 韦婷玉,翁运昊,张文硕,邓小芳. 广西大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]不同跨度比下栓焊刚性连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究[J]. 孟宝,钟炜辉,郝际平. 工程力学. 2018(01)
[6]压型钢板组合梁中柱子结构的抗连续倒塌试验[J]. 王俊杰,王伟,孙昕. 工程力学. 2017(S1)
[7]平面钢框架瞬时冲击去柱抗连续性倒塌试验研究[J]. 李国强,李六连,陆勇. 振动与冲击. 2017(11)
[8]不对称跨度下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能分析[J]. 钟炜辉,孟宝,郝际平. 工程力学. 2017(05)
[9]钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析[J]. 钟炜辉,孟宝,郝际平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]基于随机Pushdown方法的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力概率评估[J]. 于晓辉,钱凯,吕大刚. 建筑结构学报. 2017(02)
博士论文
[1]基于节点失效特征的钢框架地震易损性分析研究[D]. 马康.东南大学 2017
[2]组合梁平面钢框架抗连续倒塌性能研究[D]. 高山.哈尔滨工业大学 2014
[3]钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能研究[D]. 张凡榛.湖南大学 2012
[4]基于冗余度理论的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌能力评估[D]. 左琼.中国建筑科学研究院 2012
[5]基于有限质点法的空间钢结构连续倒塌破坏研究[D]. 喻莹.浙江大学 2010
[6]钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能试验研究[D]. 何庆锋.湖南大学 2010
硕士论文
[1]单层三维刚性钢框架结构连续性倒塌试验研究[D]. 杨成.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于楼板薄膜效应的钢框架-组合楼板体系抗连续倒塌研究[D]. 史奉伟.山东科技大学 2017
[3]钢框架子结构抗连续倒塌性能试验研究[D]. 马亚东.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于敏感性分析的高层钢结构关键构件识别研究[D]. 唐金柱.安徽建筑大学 2016
[5]钢框架子结构抗连续倒塌性能试验研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2015
[6]钢筋混凝土梁板子结构在边柱失效下的连续倒塌试验研究[D]. 任沛琪.清华大学 2015
[7]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板纵向抗剪性能的试验研究[D]. 马山积.西安建筑科技大学 2012
[8]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板刚度试验研究[D]. 沈毅.合肥工业大学 2012
[9]单层钢筋混凝土柱厂房地震易损性分析[D]. 张号浩.中国地震局工程力学研究所 2011
[10]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板的承载性能研究[D]. 成钟寿.清华大学 2011
本文编号：2986365
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压型钢板组合钢框架结构倒塌
图 1-1 压型钢板组合钢框架结构倒塌 图 1-2 圣保罗某 24 层建筑火灾下倒塌近十年，针对于混凝土框架结构、钢框架结构抗连续倒塌性能分析的理论和试验究较为普遍，但大多数为不带楼板的纯框架结构或带组合楼板的平面框架结构。压型板-混凝土组合楼板钢框架结构的抗连续倒塌分析与评估研究较为少见，不论是三维体模型的倒塌试验、理论分析还是数值模拟等方面仍需进一步开展研究。
[20]开展了基于抽柱法的钢框架结构连续倒塌的试验研究，试验内容包含空间钢框架的拟静力试验和平面钢框架的动力试验两部分，见图1-3~图1-4所示。论文中逐步研究了钢框架连续倒塌动力效应系数、关键杆件判别和失效时间选取、梁柱全焊接刚性连接节点机械模型，钢框架结构抗连续倒塌评估等一系列相关研究，并探讨了钢框架结构的连续倒塌破坏机理。图 1-3 空间钢框架静力 Pushdown 试验 图 1-4 平面钢框架“抽柱”动力试验2012 年，张凡榛等[21]开展了 1/2.34 缩尺的单层两跨两开间、钢筋混凝土板柱子结构，分别进行了中柱破坏、边柱破坏和角柱破坏工况下，拟静力连续倒塌试验研究，如图 1-5 所示。通过试验探究了板柱结构的破坏特点及屈服线发展趋势。结果表明单纯依靠屈服线理论保守的预估了板柱结构的抗连续倒塌能力；板的拉膜作用是板承载力提高的主要因素；同时，板柱节点的承载力是保证拉膜效应开展的基石。通过对比试验和有限元模拟，初步提出了混凝土板柱结构抗连续倒塌设计的几个关键点以及设计流程，给出了合理的构造要求及设计建议。
【参考文献】：
期刊论文
[1]建筑结构连续倒塌破坏分析的数值模拟研究方法综述[J]. 曲激婷,宋全宝. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于离散元法的爆炸荷载作用下钢框架倒塌模拟[J]. 齐念,张鹏飞,陈祥勇. 钢结构. 2018(04)
[3]子结构混合试验方法研究与应用[J]. 王涛,潘鹏. 工程力学. 2018(02)
[4]RC框架结构抗连续倒塌研究[J]. 韦婷玉,翁运昊,张文硕,邓小芳. 广西大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]不同跨度比下栓焊刚性连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究[J]. 孟宝,钟炜辉,郝际平. 工程力学. 2018(01)
[6]压型钢板组合梁中柱子结构的抗连续倒塌试验[J]. 王俊杰,王伟,孙昕. 工程力学. 2017(S1)
[7]平面钢框架瞬时冲击去柱抗连续性倒塌试验研究[J]. 李国强,李六连,陆勇. 振动与冲击. 2017(11)
[8]不对称跨度下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能分析[J]. 钟炜辉,孟宝,郝际平. 工程力学. 2017(05)
[9]钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析[J]. 钟炜辉,孟宝,郝际平. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]基于随机Pushdown方法的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力概率评估[J]. 于晓辉,钱凯,吕大刚. 建筑结构学报. 2017(02)
博士论文
[1]基于节点失效特征的钢框架地震易损性分析研究[D]. 马康.东南大学 2017
[2]组合梁平面钢框架抗连续倒塌性能研究[D]. 高山.哈尔滨工业大学 2014
[3]钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能研究[D]. 张凡榛.湖南大学 2012
[4]基于冗余度理论的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌能力评估[D]. 左琼.中国建筑科学研究院 2012
[5]基于有限质点法的空间钢结构连续倒塌破坏研究[D]. 喻莹.浙江大学 2010
[6]钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能试验研究[D]. 何庆锋.湖南大学 2010
硕士论文
[1]单层三维刚性钢框架结构连续性倒塌试验研究[D]. 杨成.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于楼板薄膜效应的钢框架-组合楼板体系抗连续倒塌研究[D]. 史奉伟.山东科技大学 2017
[3]钢框架子结构抗连续倒塌性能试验研究[D]. 马亚东.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于敏感性分析的高层钢结构关键构件识别研究[D]. 唐金柱.安徽建筑大学 2016
[5]钢框架子结构抗连续倒塌性能试验研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2015
[6]钢筋混凝土梁板子结构在边柱失效下的连续倒塌试验研究[D]. 任沛琪.清华大学 2015
[7]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板纵向抗剪性能的试验研究[D]. 马山积.西安建筑科技大学 2012
[8]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板刚度试验研究[D]. 沈毅.合肥工业大学 2012
[9]单层钢筋混凝土柱厂房地震易损性分析[D]. 张号浩.中国地震局工程力学研究所 2011
[10]闭口型压型钢板—混凝土组合楼板的承载性能研究[D]. 成钟寿.清华大学 2011
本文编号：2986365
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