钢框架结构静力分析方法关键问题研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangligang987123
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建筑结构连续性倒塌是指结构的某些构件在偶然荷载作用下突然失效导致结构体系发生与初始破坏不成比例的大范围的坍塌。连续性倒塌虽然发生的概率极低,但是一旦发生会造成十分巨大的经济损失甚至是人员的伤亡,故研究结构连续性倒塌具有十分重要的意义。建筑结构的连续倒塌是一个复杂的动力过程,动力分析方法尽管具有较高精度,但是往往复杂程度高、建模难度大、计算耗时长。静力分析方法相对简便,更适合用于结构的抗倒塌设计中,但是,需要保证其能够准确的评估结构在柱失效工况下的反应以及抗倒塌机制。为了解决建筑结构连续倒塌静力分析方法的关键问题,本文进行了以下方面的研究:(1)建立采用不同节点类型的平面以及三位钢框架结构精细化有限元模型,包括平面铰接钢框架结构、平面半刚接钢框架结构、平面刚接钢框架结构、三维铰接钢框架结构、三维半刚接钢框架结构以及三维刚接钢框架结构的有限元模型,并利用现有试验数据对模型进行系统化验证,保证模型的准确性和可靠性。(2)对铰接、半刚接以及刚接平面钢框架结构进行静力分析,探究其静力抗倒塌机制。使备用荷载路径法对平面钢框架结构进行动力分析,并且通过数值处理得到其动力抗倒塌机制,最后分别将铰接、半刚接和刚接平面钢框架结构的动力抗倒塌机制和静力静力抗倒塌机制进行对比,探究发现尽管非线性静力分析会低估钢框架结构的弯曲效应,但是程度可以接受,另一方面,静力方法可以准确评估其悬链线效应,在大变形情况下可以准确分析结构抗倒塌机理。因此,可以用非线性静力分析的方法去评估结构连续倒塌的抗力机制。(3)获得采用不同类型节点的平面以及三维钢框架结构的动力放大系数。通过与国内外主流规范中规定的动力放大系数的对比,发现这些规范均低估了结构的动力放大系数,导致设计不够安全。基于计算结果,最终提出可用于结构连续倒塌静力分析的钢框架结构动力放大系数计算方法。
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