钢框架结构抗连续倒塌分析若干问题探讨

作     者：翟菁 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刁延松

授予年度：2016年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢框架 连续倒塌 pushdown分析 特征值屈曲分析 非线性屈曲分析 

摘      要：近年来,随着经济的发展,越来越多的高层建筑以及大型公共建筑采用钢结构,这类建筑一旦发生连续倒塌,必然会造成重大的经济损失,因此,对钢结构建筑的连续倒塌问题进行研究,具有非常重要的工程价值和理论意义。本文采用备用荷载路径法(Alternate Path Method,简称AP法)研究了空间效应和楼板对钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响,以及钢框架结构抗连续性倒塌分析过程中的整体稳定性问题,主要内容如下:(1)利用AP法分别对钢框架结构的三维和二维有限元模型进行非线性静力分析(pushdown analysis),通过比较两种模型的分析结果,研究空间效应对钢框架结构连续倒塌性能的影响。结果表明,如果不考虑钢框架的空间效应,可能会高估剩余结构抵抗连续倒塌的能力,得到偏不安全的结果。(2)利用ANSYS10.0建立带楼板的钢框架结构三维有限元模型,通过对其进行非线性静力分析(pushdown analysis),研究楼板对钢框架结构抵抗连续倒塌性能的影响。结果表明,考虑空间钢框架楼板作用可以提高剩余结构抵抗连续倒塌的的能力,对阻止结构发生连续倒塌可以起到一定的作用。(3)通过比较钢框架结构二维有限元模型、带楼板的和不带楼板的钢框架结构三维有限元模型的pushdown分析结果,研究柱失效位置对钢框架抗连续倒塌性能的影响。结果表明,钢框架结构角柱的失效比中柱和内柱的失效更容易引起结构的倒塌,能对结构产生更不利的影响。(4)通过对钢框架结构二维有限元模型、带楼板的和不带楼板的钢框架结构三维有限元模型分别进行非线性屈曲分析,研究钢框架结构连续倒塌过程中的整体稳定性。结果表明,损伤结构在发生屈服型连续倒塌之前有可能已经发生整体失稳,因此,在钢框架连续性倒塌分析过程中应该对其整体稳定性进行关注。