三维RC框架结构抗连续倒塌性能研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ti110
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
结构的连续倒塌是指意外事件(爆炸、碰撞、冲击或火灾等)下结构初始局部承重构件(柱或承重墙)失效,引起结构整体刚度分布发生突变,从而发生与初始局部破坏不成比例的连续倒塌破坏。自“911”世贸大楼连续倒塌事件以来,建筑结构的抗连续倒塌事关生命财产和社会安全,该方面的课题引起了广泛关注,近年来对此进行了大量的试验研究以及数值和理论分析。但以往的试验研究以及数值和理论分析大多主要集中于侧向约束的RC框架梁柱子结构或二维平面框架来研究诸如压拱效应、悬链线效应等抵御倒塌机制,而对结构的三维连续倒塌研究尤其是高层结构的抗连续倒塌机制与抗力分析研究较少,且没有对不同抗震设防烈度设计的三维RC框架结构在局部发生初始破坏后的连续倒塌抗力分布规律进行全面综合的研究。本文运用ABAQUS通用有限元软件建立了一个10层4×3跨的三维RC框架结构模型,数值试验研究了此三维RC框架结构的抗连续倒塌性能。本文主要工作如下:
  (1)运用ABAQUS通用有限元软件建立了一个10层4×3跨的三维RC框架结构模型,通过修改配筋面积和箍筋间距对该模型进行了6度、7度和8度抗震设计,并对模型进行了静力分析,验证了本文模型受力的合理性。
  (2)本文选取了6度抗震设防设计的RC框架结构模型,运用非线性动力拆除构件设计法,分析了该模型在底层的四个典型部位柱(角柱、长边中柱、短边中柱和内部柱)拆除工况下的失效结点位移和梁端内力,并在分析结果的基础上总结了三维RC框架结构的抗连续倒塌机制;然后采用该法分别对7度和8度抗震设计的带楼板三维RC框架结构拆除底层四个典型部位柱,研究其抗连续倒塌性能。为了便于分析和对比,在拆柱前先对完整结构进行变形及应力分析,再对7度和8度抗震设计的RC框架结构在x、y、z三个方向的变形图以及混凝土三个方向的主应力云图和钢筋的拉压应力云图进行对比分析,以研究不同抗震设防烈度下RC框架结构的抗连续倒塌能力。
  (3)运用非线性静力Pushdown分析法对6度、7度和8度抗震设计的RC框架结构模型在局部发生初始破坏后的连续倒塌抗力分布规律进行了研究。通过在失效柱所支撑的结构区域上施加逐步增大的竖向荷载,直到结构发生倒塌为止,以此获得竖向位移和抗力之间的关系来研究该工况下结构的最大抗力。
  通过对以上工作的研究,本文获得以下主要结论:
  (1)角柱失效时,双向梁只能在小变形阶段以梁机制提供倒塌抗力;边缘柱失效时,在小变形阶段,双向梁以梁机制提供倒塌抗力,在大变形阶段,只有边缘贯通失效结点的梁能够以悬链线机制提供倒塌抗力;内部柱失效时,贯通失效结点的双向梁均可以通过梁机制或悬链线机制提供倒塌抗力。
  (2)8度抗震设防烈度对底层的相对抗力影响显著,而对顶层的相对抗力影响不明显,这说明高抗震设防烈度下,通过增大配筋面积对于提高RC框架结构的抗连续倒塌能力影响显著。
  (3)角柱对结构的影响最大,角柱和长边中柱拆除后,结构均发生显著倒塌破坏,而短边中柱和内部柱拆除后结构尚未发生倒塌破坏。根据四种情况的分析,混凝土柱轴向拉应力总是出现在所拆除柱上端柱的底端。对于本文结构模型,有必要提高第二层柱底端的配筋率。
其他文献
随着社会和技术的进步,混凝土结构加固技术得到了发展和应用。对混凝土结构加固的研究越来越深入。但是,手工计算加固承载力费时费力。而混凝土结构加固计算又是一个系统、规律的过程,上述这种有大量数据处理且系统的计算可以由计算机软件来完成。  本文目的是编程研究专门的混凝土结构加固计算软件(PRC软件),该软件具有计算快速准确、操作简便的优点。  混凝土结构加固离不开对构件的受力分析,并且大部分构件为杆系结
防渗透技术的应用,目前大多限于外部涂刷渗透结晶防水材料,或者在内部掺入有机硅类材料等。因为两种材料均属于防渗透材料,共同使用会发生排斥效应。单一材料的防渗透由于工艺的局限性和施工过程导致的质量问题等,防渗透效果没有预期理想。分别使用两种材料,实现内外双向防渗透具有实际工程价值。基于这样的考虑,本文拟从两种材料的作用机制出发,在材料应用技术参数、配合比和防渗透施工工艺方面开展研究工作,以实现双向防渗
学位
近年来我国已修建了多座跨海大桥。在未来的经济发展下,有效地实现海岛与内陆的连通,跨海大桥的修建是最行之有效的办法。在复杂的海域环境中,跨海桥梁受到极大的挑战,像飓风、海啸这些极端的情况下,给人类造成巨大伤亡的同时,也毁坏了大量的桥梁结构,造成了大量的人财损失。因此,研究极端恶劣的情况下所产生波浪力对桥梁的荷载作用,具有一定的学术意义和实用价值。  论文以倾斜桥梁为研究对象,研究分析了不同水面高程和
学位
随着国家经济水平的提升,建筑工业化进程的不断发展,传统的建筑形式以及施工工艺开始显现出很多弊端,而装配式结构在此过程中展现了良好的应用前景。装配式叠合结构作为装配式结构的一种,由于预制和现浇部分不是同时浇筑,预制部分可以做为模板使用,因此,存在着“二次受力”的特性,而且预制和现浇部分的叠合接触面是否可靠连接也会对结构的整体性造成影响。本文针对以上问题,详细做了下列工作:  (1)针对装配式叠合结构
在轻钢加层结构中,加层门式刚架的设计关系建筑结构的整体稳定,压型钢板对门式刚架的整体受力起着至关重要的作用。以往轻钢加层结构设计时,对加层门式刚架的设计往往忽略压型钢板对结构的承载力和整体性的作用。事实上,压型钢板本身具有较大的抗剪能力,能够提高结构的承载能力,使结构趋于安全,这种作用就是蒙皮效应。轻钢加层设计时考虑蒙皮效应更贴近结构的实际受力状况,更具经济性。  我国对蒙皮效应的相关研究起步较晚
近年来,国家出台多项政策推动装配式建筑发展,我国装配式建筑行业将步入高速发展的时代。装配式楼梯作为装配式建筑的标准部件之一,在未来的建筑行业中将会被大量使用。对装配式楼梯框架结构进行抗震分析,可以研究地震作用下装配式楼梯对框架结构抗震性能的影响。  通过结构分析软件SAP2000建立框架结构分析模型,考虑装配式楼梯与主体框架结构的三种连接方式(固定端支座连接、固定铰支座连接、滑动支座连接)和楼梯间
渗透结晶型防水材料自问世以来,以其独特的优势在各类工程中广泛应用。目前,我国使用的渗透结晶型防水材料大多来源于进口,价格昂贵,且目前结构防水技术、防水材料不能适应各种环境条件下使用,造成大量结构出现渗水现象。因此,研发出工程适用性更好的渗透结晶材料,提高混凝土的防水效果,具有深远意义。  本文采用清华大学与东京大学联合研发的一种革命性混凝土改性材料GUARDEX,研究了其对大小两种水灰比(0.87
学位
近年来,岩石爆破得到越来越多的关注,特别是爆破的方式及产生的爆破效果等。新型的爆破技术还未发展起来之前,多采用传统的齐次爆破技术。经过诸位爆破学者的深入研究,爆破技术得到快速发展,微差爆破不仅能够降低爆破所产生的地震效应,而且能够改善岩石的破碎效果。微差爆破的方式是现代工程爆破最重要的方式之一,在实际的工程爆破中具有深远而重要的意义。  首先,作者对国内外微差爆破的研究现状及假说进行了总结和分析,
学位
由于底层空间较大、便于灵活布置,底层框架-砌体房屋越来越多地应用于城镇临街建筑及居民小区建筑。这种结构形式具有“底柔上刚”、“头重脚轻”等结构特征,震害表明其抗震性能较差。为了解决这一问题,在转换层处采用层间隔震技术可以有效减小地震对结构的破坏,国内外学者在此方面做了大量相关研究。本文在总结国内外相关研究的基础上,进行了底框-砌体结构隔震层装置参数(刚度及非线性阻尼器阻尼系数)的优化分析和工程算例
学位
现代城市因自身的发展需要高速的交通系统,随着城市空间变得更加有限,使得地铁隧道成为了城市地下空间发展的战略性目标。但大量地铁隧道的建设无疑给围岩的安全性评价带来更加严峻的挑战。如何准确的获得围岩安全指标所需要的岩体力学参数、如何将现有的围岩安全性评价指标进行拓展工程应用以及如何将局部稳定和整体稳定关联起来这都是十分重要的问题。本文针对围岩安全评价中的破坏接近度理论,结合其表达形式及现有的位移反分析
学位