钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能研究

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美国土木工程学会ASCE7-05将连续性倒塌定义为在正常使用条件下由于突发事件结构发生局部破坏,这种破坏从结构初始破坏位置沿构件进行传递,最终导致整个建筑物倒塌或者造成与初始破坏部分不成比例的倒塌。引起结构发生连续性倒塌的突发事件的原因包括人为因素和非人为因素,通常结构发生连续性倒塌都会导致严重的人员伤亡及财产损失。近年来发生连续性倒塌事件不断增加,对结构连续性倒塌的研究工作成为热点问题。随着钢管混凝土结构在建筑领域的广泛应用,钢管混凝土框架结构体系应用在一些高层及超高层等复杂结构体系中,但对其在偶然荷载作用下抗倒塌能力的研究还很少,本文利用备用荷载路径法对一典型12层钢管混凝土组合框架进行非线性动力分析,主要内容包括以下几个方面:(1)选用合理的本构模型及失效准则,利用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土平面框架抗连续性倒塌分析模型,分别抽去边柱、中柱、相邻两边柱及相邻两中柱等四种工况,并考查失效柱上部节点位移变化及周围构件的内力变化。(2)建立钢管混凝土空间组合框架有限元模型,分别抽去首层长边中柱、短边中柱、角柱及底层中柱四种工况,采用非线性动力分析方法对空间组合框架进行连续倒塌分析,考查失效柱上部节点位移变化及周围构件的内力变化,并与平面框架分析结果进行对比分析。(3)建立钢管混凝土平面框架多尺度有限元模型,基于备用荷载路径法对其进行连续性倒塌分析,考查局部精细单元处构件的应力变化,在对钢管混凝土框架抗连续倒塌能力评估的基础上,提出钢管混凝土框架抗连续性倒塌的具体措施。通过有限元分析表明,钢管混凝土空间框架结构相对比平面框架结构有较好的抗倒塌能力,组合楼板对结构的抗倒塌能力有很大的提高,此外,结构在关键构件失效后,力的传递遵循就近原则。
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