钢框架结构抗连续性倒塌机理及鲁棒性提升方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:peng1589955
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
结构连续性倒塌的发生是因为结构的某些构件在地震、火灾、爆炸以及交通工具的撞击等偶然荷载作用下破坏后失去承载力,进而导致了与初始破坏不成比例的大范围坍塌。结构连续倒塌的发生会引起严重的后果,但是通常引起连续倒塌的意外事件发生概率极低,过去常常被人们所忽视。随着一系列的连续倒塌事故发生,社会对防止连续倒塌发生越来越重视。钢结构建筑由于强度高、自重轻、低碳环保可重复利用的优点越来越受到国家的重视和推广,很多重要的大型建筑都采用钢结构设计,钢框架结构就是钢结构设计中常用的一种设计方案。随着钢框架结构的广泛使用,防止钢结构发生连续倒塌具有十分重大的社会意义。为了实现这一目标,需要揭示钢框架结构的抗连续倒塌机理,并研究钢结构体系在偶然荷载用下的动力影响,提出切实可行的设计或加固方法以防止连续倒塌的发生。本文将从以下几个方面对钢框架结构的鲁棒性进行了系统化研究。具体包括以下内容:(1)进行了不带楼板三维单层钢框架结构的连续倒塌试验。获得了结构的破坏模式,测得了施加于中柱的竖向荷载与中柱竖向位移的关系以及主梁关键截面的应变的发展规律,研究了不带楼板钢框架结构的抗连续倒塌性能并揭示了其抗倒塌力学机理。在试验数据的基础上,利用能量法,预测了结构在中柱突然失效工况下的动力响应,并且提出了动力放大系数的计算方法。(2)进行了带楼板三维单层钢框架结构的连续倒塌试验,讨论了结构体系在中柱失效工况下的鲁棒性,并采用与上述试验相同方法预测了结构的连续倒塌动力响应。利用边柱关键截面的应变数据,分析了钢梁与楼板的组合效应以及组合截面中的悬链线效应对于结构体系抗倒塌能力的贡献,从而揭示了带楼板钢框架结构的抗连续倒塌机理。通过对比不带楼板以及带楼板三维单层钢框架结构的连续倒塌试验结果,包括荷载-位移关系、抗倒塌机制对结构抗倒塌能力的贡献,阐明了楼板对于钢框架结构鲁棒性的影响。(3)采用考虑所有结构构件及其连接的建模方法,建立了上述两个试验试件的精细化有限元模型,并利用试验数据对模型进行系统化验证,以保证数值模型的准确性和可靠性。利用数值模型,分析了钢筋混凝土楼板中钢筋的内力分布以及边界约束对于采用刚性梁柱节点的钢框架结构在中柱失效工况下抗倒塌力学机制发展的影响。(4)利用经过严格验证的钢框架微观有限元模型,研究了高层钢框架结构在车辆撞击作用下的动力响应并评估结构发生连续倒塌的风险。通过与采用备用荷载路径法的计算结果的对比,确定了在车辆撞击结构柱时,备用荷载路径法在钢框架结构连续倒塌分析中的适用范围。进行了系统化的参数分析,讨论了撞击车辆各参数对于结构体系鲁棒性的影响。提出了两种加固方法,防止结构体系在柱突然失效以及车辆撞击工况下发生连续倒塌。
其他文献
大量残存于太空的空间垃圾对在轨航天器的安全已构成了严重威胁,对它们实施在轨捕获进而主动清除已迫在眉睫。典型的空间垃圾(诸如失效卫星、火箭末级等)通常已失去了姿态调整能力,且长期在失控状态下运行,控制及通信中断使其表现出显著的非合作特征,故空间垃圾一般都属于非合作目标。这类非合作目标受重力梯度、太阳光压等空间摄动力矩以及失效前自身残余角动量等因素的影响,其姿态运动往往会表现为复杂的自由翻滚运动形式。
由于人为破坏和环境条件的恶化,许多植物资源处于濒危灭绝状况,一种植物的灭绝,又将导致10~30个生物种的消失.为了保护珍稀濒危植物,保护生态环境,根据迁地护存植物的生物学特性、生态学特性及其原产地的生态环境条件,应用植物引种原理,从1986年开始,在湖南省森林植物园,对湖南和邻近省的一些珍稀濒危植物进行了迁地仿生护存的初步研究.共迁地护存珍稀濒危植物124种,现保存118种,保存率95.16%.其
近年来,受自然界特殊粘附现象的启发,科学家们制备了大量的智能粘附表面,智能刺激响应粘附效应赋予这些表面在物体抓捕及释放方面独特的优势,在航天、航海和医学等众多领域具有广泛的应用前景。然而,目前制备的智能粘附表面仍然存在一些不足,如粘附稳定性差、粘附响应性调控仅能单一适用于固体或液体等。针对这些问题,本论文以智能材料为基底,结合表面微阵列结构的构筑,设计并制备了一系列粘附性可控的超疏水表面,同时展示
过去二十年,由于纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)具有轻质、高抗拉强度、良好的耐腐蚀和抗疲劳特性,在混凝土结构加固改造领域得到广泛应用。近年来,采用FRP纵筋与箍筋替代传统的钢筋,在新建混凝土结构中作为增强材料的应用引起了越来越多的关注。FRP筋的使用可以有效避免钢筋锈蚀引起的问题,提升结构的耐久性与服役寿命,特别是在海洋与桥梁结构中具有较好的应用前景。对
在智能社会初露端倪的背景下,无论是基于可持续发展理念《大气污染防治行动计划》的落实,还是以智能家居、智能生产等为代表的物联网技术,都对低功耗、高性能气体传感器有着迫切需求。然而,目前针对于NO2等气体检测的商用传感器还普遍存在工作温度高、灵敏度低等问题。因此,研究和开发新型气敏材料,以制备室温、高灵敏的NO2传感器,迫在眉睫。二维金属硫化物材料,因其具有超大比表面积、超强表面活性等独特的性质,而受
光电探测技术是空间目标任务中常用的信息获取方式,是空间态势感知领域的重要发展方向。新一代空间目标光电探测系统的发展具有多谱段、多方式、一体化等特点,在系统研制的设计、测试、评估等阶段迫切需要数字仿真技术提供工具支撑。视觉导航是光电探测技术的重要应用方向,空间在轨服务任务需要适应能力强、测量精度高、处理速度快的空间目标视觉导航算法支持。本文立足于我国空间目标光电探测系统发展过程中的数字化技术需求,在
轻量化整体结构件广泛应用于各类航空航天产品,然而由于材料内部残余应力、结构件尺寸、薄壁结构、材料去除率以及整体刚度的影响,结构件加工完成后极易产生过大变形,影响结构件使役性能。研究航空结构件加工变形并提出对应的控制技术对提升产品质量、提升生产效率和控制加工成本具有重要意义。本课题针对航空铝合金结构件铣削加工过程中的残余应力预测和变形控制技术进行研究。首先,针对直角切削残余应力预测,研究基于径向返回
迄今,关于高寒冻融区高铁路基粗粒填料力学性能及路基振动反应分析的研究工作在国内外均少有开展。随着我国“一带一路”和高铁“走出去”战略的推动和实施,将近7000 km的高速铁路线路位于高寒冻融区。世界上第一条穿越高寒区的高速铁路——哈尔滨至大连高铁,在运行期间出现了不同程度的路基冻胀等现象,从而引起铁路部门的高度重视;并且,随着高寒冻融区高速铁路、高速公路工程的不断增多,冻融循环与行车振动荷载联合作
高分辨率遥感图像作为对地观测的主要手段之一,以其对地物几何、纹理、结构等信息的精细描述能力,在土地利用管理与监测、智慧城市的建设等应用中发挥着重要作用。“高分辨率对地观测系统重大专项”的启动更是将针对高分辨率遥感图像的处理技术及应用研究推向了一个高潮。空间分辨率提高、地物描述更加复杂,令仅基于像素层面和面向对象的分析已无法满足各类应用需求,因此,挖掘地物的语义信息、构造地物之间语义关系的表达与推理
近年来,在可持续观念的引导下,建设“脱离汽车依赖型社会”成为城市发展的重要课题之一,地铁作为实现绿色出行的有力保障而得到繁荣建设。地铁站域空间作为新型的复合型城市空间,是连接地铁与城市的重要纽带。同时,健康意识的提升和相关政策法规的重视,都彰显了我国地铁站域空间巨大的发展潜力。由于冬季室外活动受限等因素,寒地城市对地铁站域空间发展的需求更为强烈,且具有其特殊性。然而,目前我国寒地地铁站域空间设计尚