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侧向冲击荷载作用下钢筋混凝土框架柱简化分析模型研究

作　者: 王萃敏
导　师: 王兴国
学　校: 河北理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 侧向冲击荷载钢筋混凝土框架柱简化模型
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
引　用: 4次
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内容摘要

近年来随着世界范围的各类爆炸撞击事件的屡屡发生,对结构及其构件的抗冲击性能研究成为防灾减灾及防护工程研究领域的重要课题。爆炸和撞击作为两种典型的冲击荷载,冲击荷载作用下钢筋混凝土框架柱的动力响应具有局部性,试验人员进行抗冲击性能试验研究时,通常简化为单根柱模型,因此在柱端施加不同约束条件研究框架柱的简化模型,对构件的抗冲击性能试验研究及防止连续性倒塌试验有着重要意义。根据结构动力学原理及有限单元法的分析方法,利用有限元分析软件ANSYS建立钢筋混凝土框架结构的三维整体式模型,根据动力荷载的特点把框架模型进一步简化。冲击荷载按照作用时间长短以及荷载峰值大小可以分为3种。根据荷载类型建立了3种爆炸荷载工况,分别研究不同工况下各个简化模型中框架柱的动力响应。结果表明:不同类型的荷载时都可以将框架简化为十字形结构或考虑柱端约束的单根柱模型进行框架柱的抗冲击分析;还得出了相应的不同荷载类型时框架柱的受力过程及破坏模式。此外还研究了钢筋混凝土框架柱在撞击荷载下的简化模型,建立了6种撞击荷载工况来分析框架柱的动力响应。通过前3种撞击荷载工况分析,结果表明:在3种不同类型的撞击荷载下框架柱的受力过程及破坏模式与爆炸荷载相似。通过后面3种撞击荷载工况分析,结果表明:根据撞击部位的不同,也可以有选择地将框架进一步简化为十字形结构或考虑柱端约束的单根柱模型进行框架柱的抗冲击分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景和意义  10-12
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 研究意义  11-12
  1.2 结构构件抗冲击研究概况  12-15
    1.2.1 国外结构构件抗冲击研究概况  12-13
    1.2.2 国内结构构件抗冲击研究概况  13-15
  1.3 主要研究内容  15-16
第2章有限元动力分析的理论基础  16-24
  2.1 冲击荷载下结构响应基本理论  16-19
    2.1.1 弹性单自由度基本理论  16-18
    2.1.2 荷载类型分类  18
    2.1.3 结构破坏类型  18-19
  2.2 结构动力学有限元算法  19-22
  2.3 有限元法在抗冲击问题研究中应用  22-23
  2.4 有限元软件ANSYS 简介  23-24
第3章冲击荷载作用下框架柱的理论分析  24-33
  3.1 冲击荷载及模型的简化  24-28
    3.1.1 冲击荷载的简化  24-27
    3.1.2 计算模型的简化  27-28
  3.2 有限元模型选择  28-29
  3.3 ANSYS 中钢筋混凝土模型  29-33
    3.3.1 混凝土单元类型  29
    3.3.2 SOLID65 单元屈服和失效准则  29-32
    3.3.3 ANSYS 求解的收敛控制  32-33
第4章冲击荷载作用下钢筋混凝土框架柱简化模型研究  33-68
  4.1 钢筋混凝土截面M? ? 曲线研究  33-37
  4.2 爆炸荷载下钢筋混凝土框架柱简化模型分析  37-52
    4.2.1 有限元模型  37-39
    4.2.2 固有振动特性分析  39-41
    4.2.3 荷载工况分析  41-52
    4.2.4 小结  52
  4.3 撞击荷载下钢筋混凝土框架柱简化模型分析  52-68
    4.3.1 有限元模型  52-53
    4.3.2 荷载工况分析  53-67
    4.3.3 小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
导师简介  74-75
作者简介  75-76
学位论文数据集  76

侧向冲击荷载作用下钢筋混凝土框架柱简化分析模型研究

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