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钢支撑在RC框架结构连续倒塌中的作用

作　者: 张亮
导　师: 郭小刚
学　校: 湘潭大学
专　业: 结构工程
关键词: 连续倒塌钢筋混凝土框架动力非线性分析备用荷载路径法
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

建筑空间的整体可靠性始终是房屋结构设计的重要问题，并且在近几年里备受结构工程界的科研工作者和结构工程师们关注。现行的结构设计规范使多数结构工程师把大部分精力集中在如何使完整结构确保其在常规荷载下的工作性能上，较少考虑非正常荷载的作用。在结构形式日益复杂化而偶然事件（煤气爆炸、汽车撞击或其他恐怖袭击等）出现几率呈上升趋势的今天，传统结构设计体系在对结构物遭受非正常荷载作用下抗倒塌能力的认识还不够清楚的缺陷逐渐暴露出来。此外，在加固改造工程中经常采用在框架柱间加支撑的方法以提高结构的侧向刚度使结构具有较好的抗震性能，过去的30多年中人们对于这种双重结构体系的抗震性能研究已相当多，然而关于如何通过合理的布置钢支撑来提高RC框架结构的抗连续倒塌能力的研究尚不多见。本文回顾了目前国内外关于钢筋混凝土框架结构防连续倒塌方面的最新科研成果，借鉴前辈学者对此领域所采用的分析方法，探讨了带水平分布钢支撑的钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能。基于纤维截面模型法，在MSC.Marc上建立了能够考虑材料非线性和几何非线性的框架结构合理模型。通过与实验对比对本文所采用的数值建模方法进行了验证。基于备用荷载路径法，分析了不同立面形式的钢支撑布置于不同局部楼层的钢筋混凝土框架结构在不同位置底层柱突然删除后的动力响应及连续倒塌抗力机制。并对钢支撑布置于不同局部楼层的钢筋混凝土框架结构进行了大震下的弹塑性动力时程分析。其结果表明：1.本文所考虑的“Λ”形、“V”形和倒置的“Y”形支撑，对RC框架结构的连续倒塌抗力均有提升，其中钢支撑的端点是否与失效柱上端节点直接相连对连续倒塌抗力的提升影响较大，支撑在内框架上是否连续布置对倒塌抗力影响相对较小；2.结构的抗连续倒塌能力对支撑在结构的水平布置方向不敏感；3.对于不同的局部楼层用钢支撑进行加固，都能有效防止底层柱突然失效后引起的连续倒塌，但是随着所加固楼层的上移，这种抵抗能力会有所下降并且剩余柱段会转换受力方向成为受拉构件。故在工程上采用高位加固时，应适当考虑柱的抗拉性能；4.按照我国规范设计的框架结构，在除顶层外的局部楼层加设钢支撑后会导致与在之相邻的楼层形成薄弱层，但是这个薄弱层还不至于使结构在大震作用下倒塌。本文认为在钢筋混凝土框架结构二层设置钢支撑是防止连续倒塌的有力措施，同时能保证结构在大震作用下的安全性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-25
  1.1 前言  10-11
  1.2 结构的连续倒塌  11-15
    1.2.1 非正常荷载  11
    1.2.2 连续倒塌的定义与模式  11-15
  1.3 抗连续倒塌设计规范和设计方法  15-19
    1.3.1 设计规范  15-17
    1.3.2 抗连续倒塌设计方法  17-19
  1.4 连续倒塌研究的发展状况  19-24
    1.4.1 发展历程  19-21
    1.4.2 发展现状  21-24
  1.5 本文研究工作  24-25
第2章抗连续倒塌分析的基本原则  25-32
  2.1 备用荷载路径法（ Al ternate Load Paths Method）  25
  2.2 构件移除的原则  25-28
  2.3 荷载组合  28-29
  2.4 倒塌破坏准则  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章基于纤维截面模型法的建模及其验证  32-47
  3.1 有限单元法简介  32-33
  3.2 纤维截面模型法  33-37
    3.2.1 恢复力模型  33-35
    3.2.2 纤维截面模型  35-37
  3.3 纤维截面模型在 MARC 上的实现及模型验证  37-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章钢支撑对框架结构连续倒塌影响的动力分析  47-67
  4.1 前言  47
  4.2 框架结构模型及动力分析方法  47-52
    4.2.1 框架结构原型简介  47-49
    4.2.2 连续倒塌动力分析方法  49-50
    4.2.3 结构动力学平衡方程的求解  50-52
  4.3 水平布置钢支撑对结构抗连续倒塌性能的影响  52-63
    4.3.1 支撑立面形式的影响  52-57
    4.3.2 支撑水平布置方向的影响  57-60
    4.3.3 支撑布置楼层的影响  60-63
  4.4 地震倒塌验算  63-65
    4.4.1 地震波的选取  63-64
    4.4.2 层间位移角比较  64-65
  4.5 本章小结  65-67
第5章结论与展望  67-69
  5.1 结论  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-76
附录 B 攻读硕士学位期间获奖情况  76

钢支撑在RC框架结构连续倒塌中的作用

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