組合梁平面鋼框架抗連續(xù)倒塌性能研究.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生連續(xù)性倒塌，必將造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能已引起學(xué)者和工程界的廣泛重視。當(dāng)結(jié)構(gòu)中的豎向承重構(gòu)件發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)將通過由節(jié)點(diǎn)和梁組成的“懸索作用”來承擔(dān)豎向荷載。在抗倒塌設(shè)計(jì)中采用承載力高、變形能力好的節(jié)點(diǎn)連接，可以充分的發(fā)揮懸索作用，保證結(jié)構(gòu)將上部荷載充分并平穩(wěn)的傳遞給周邊構(gòu)件。在正常使用荷載作用下，節(jié)點(diǎn)承受負(fù)彎矩的作用，而當(dāng)柱失效后，“懸索作用”將在梁中產(chǎn)生拉結(jié)力，失效柱上方節(jié)點(diǎn)將承受

2、正彎矩和拉力的共同作用，而相鄰節(jié)點(diǎn)將承受負(fù)彎矩與拉力的共同作用。因此，結(jié)構(gòu)體系中的節(jié)點(diǎn)性能的研究和設(shè)計(jì)將是結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
　　現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系的連續(xù)倒塌性能研究多側(cè)重于鋼框架和鋼筋混凝土框架，對組合梁鋼框架的研究則較少。而對于抗連續(xù)倒塌體系中節(jié)點(diǎn)性能研究則通常采用簡化的邊界條件，針對組合節(jié)點(diǎn)在彎矩和拉力共同作用下的性能也關(guān)注較少。為此，本文對組合梁平面鋼框架的連續(xù)倒塌性能和組合節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研

3、究和理論分析，具體包括以下四部分內(nèi)容：
　　(1)完成了2榀四跨單層組合梁平面鋼框架的抗連續(xù)倒塌性能試驗(yàn)研究，考察了焊接剛性組合節(jié)點(diǎn)和平齊式端板連接半剛性組合節(jié)點(diǎn)對結(jié)構(gòu)體系抗連續(xù)倒塌性能的影響。實(shí)測了失效柱柱頂荷載、位移以及框架水平位移，獲得了框架梁梁端和跨中應(yīng)變的分布與發(fā)展規(guī)律，得到了受荷過程中梁中拉力和彎矩的傳遞過程和規(guī)律，比較了梁柱連接方式對組合梁平面鋼框架抗連續(xù)倒塌性能的影響。
　　(2)完成了12個鋼-混凝土組合節(jié)

4、點(diǎn)的試驗(yàn)，考慮了剛性組合節(jié)點(diǎn)和平齊式端板半剛性組合節(jié)點(diǎn)在純彎、拉彎和受拉三種工況下的受力機(jī)理。實(shí)測了組合節(jié)點(diǎn)的彎矩-拉力曲線、彎矩-轉(zhuǎn)角曲線和拉力-位移曲線，獲得了受荷全過程中梁端的應(yīng)變分布、發(fā)展以及試件的變形特征?；谠囼?yàn)結(jié)果和已有的理論分析，提出了組合節(jié)點(diǎn)拉彎受力狀態(tài)的承載力設(shè)計(jì)方法，并分析了組合節(jié)點(diǎn)在抗倒塌過程中不同受力階段的工作機(jī)理。
　　(3)采用 ABAQUS建立了剛性連接和半剛性連接的組合梁平面鋼框架有限元分析模型，

5、在半剛性連接框架中采用混合單元建模，考慮螺栓斷裂后能更精確模擬平齊式端板連接半剛性組合節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)體系中的受力性能。探討了鋼梁截面高度、混凝土板厚度、配筋率、節(jié)點(diǎn)連接剛度等參數(shù)對關(guān)鍵柱破壞后框架抗連續(xù)倒塌性能的影響?；诶碚摲治龊驮囼?yàn)研究，提出了組合梁平面鋼框架簡化分析模型及壓拱效應(yīng)模型，并推導(dǎo)了豎向荷載-位移計(jì)算方法。
　　(4)建立了三層和九層組合梁平面鋼框架有限元模型，對其進(jìn)行了動力拆柱分析，研究不同層高、不同位置的關(guān)鍵柱破壞