钢—混凝土组合框架结构抗连续倒塌性能研究

【摘要】结构设计的首要目的是要满足安全性的要求,但随着经济的发展、恐怖活动的日益加剧和自然灾害的频繁发生,意外事件发生的频率将会加大,结构在其使用寿命内遭受意外荷载而倒塌的可能性将大大增加。国内外因结构缺乏抗连续倒塌能力而造成重大损失的事故表明：意外事件和局部严重超载情况下结构的性能和对此类事件的防御能力,有待进一步深入研究。钢-混凝土组合结构作为第五大结构类型,由于兼具钢筋混凝土结构和钢结构的优良性能,且节省时间,降低成本,因此它在高层及超高层建筑中的应用也越来越为广泛。但目前对组合结构的连续倒塌问题的研究还比较少,故研究钢-混凝土组合框架结构的抗连续倒塌能力有重大的现实意义。本文选取某四层钢管混凝土柱-型钢梁组合框架结构为研究对象,基于ANSYS建立有限元模型来,对结构特殊位置的竖向支撑杆件用“拆除构件法”进行拆除,并分析它的抗连续倒塌性能。主要研究内容有以下三个方面：1)查阅国内外有关结构连续倒塌问题的文献资料并整理,从现有的有关结构连续倒塌的规范中总结出关于结构的连续倒塌问题常用的设计方法和分析方法、各自的优缺点及其适用范围。然后确定以拆除构件法和非线性静力分析作为对本文结构的连续倒塌进行分析的手段。2)根据已有的研究成果,确定该组合结构所用材料的本构关系模型,钢管中钢管与核心混凝土之间、型钢梁与柱子之间连接关系的处理,提出了关于非线性计算不收敛问题的解决办法,以及用ANSYS自带的单元生死技术来实现柱子失效的模拟。3)基于建立模型的方便,采用基于统一理论将钢管混凝土杆件看作是由一种统一的材料制成,给出其组合性能指标,并建立结构的有限元模型。利用“拆除构件法”分别对结构底层的角柱、长边中柱、短边中柱及内部柱进行拆除,分析剩余结构的抗连续倒塌性能。
【作者】张炜闪；
【导师】马爱民；
【作者基本信息】西安工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】钢管混凝土；框架结构；连续倒塌；拆除构件法；非线性静力分析；统一理论；

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