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基于能量法的RC结构抗连续倒塌性能分析方法研究

作　者: 古腾达
导　师: 李晓文
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 连续倒塌 框架结构 板柱结构 力学机制 能量法 设计方法
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


抗连续倒塌设计的主要目标是防止建筑结构在局部破坏发生后引发大范围破坏甚至倒塌。“911事件”以来，抗连续倒塌设计问题已成为目前工程界的研究热点。由于该问题涉及到非线性、接触、碰撞等复杂因素，相关的研究工作还不够深入具体，对结构的抗连续倒塌性能尚缺少可靠、实用的评价方法。本文对RC框架结构和板柱结构的抗连续倒塌性能评价方法进行了系统的研究，主要研究工作和成果如下：(1)钢筋混凝土（RC）框架结构和板柱结构的抗连续倒塌设计力学机制和抗力分布规律的研究分析。基于钢筋混凝土材料本构模型及纤维梁单元、分层壳单元理论，分别建立了符合我国规范设计要求的典型钢筋混凝土框架结构和板柱结构的数值分析模型。分别对模型采用非线性动力拆除构件法进行分析，研究了结构的抗连续倒塌性能及整个动力过程中结构的力学机制和抗力分布规律。为结构抗连续倒塌设计方法进一步研究提供了理论依据。(2)基于子结构模型和能量法的RC框架结构和板柱结构抗连续倒塌性能评价方法。利用能量法，分别基于理想的集中塑性铰模型和塑性铰线模型，建立了框架结构和板柱结构抗连续倒塌性能分析的理论框架，推导出结构抗连续倒塌性能评价指标和计算公式。通过算例验算验证了所提出的抗连续倒塌性能评价方法和计算公式的可靠性和有效性。为抗连续倒塌设计进一步的工程应用提供了理论依据和计算方法。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 研究背景  9
  1.2 典型连续倒塌事件及对设计方法的影响  9-12
    1.2.1 Ronan Point 公寓倒塌事故  10-11
    1.2.2 Alfred P. Murrah 大厦倒塌事故  11-12
    1.2.3 世贸中心大厦倒塌事故  12
  1.3 连续性倒塌问题的对策  12-15
    1.3.1 结构鲁棒性的应用  13-14
    1.3.2 抗震设计与抗连续倒塌设计的比较分析  14-15
  1.4 抗连续倒塌性能评价方法  15-16
    1.4.1 直接设计法与间接设计法  15-16
    1.4.2 能量法  16
  1.5 抗连续倒塌规范现状  16-18
    1.5.1 美国总务管理局 GSA2003  17
    1.5.2 美国国防部 DoD2005/2009/2010  17-18
    1.5.3 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）  18
  1.6 研究内容与技术路线  18-21
第2章 连续倒塌数值分析方法  21-29
  2.1 有限元分析方法  21-22
  2.2 纤维梁模型  22-25
    2.2.1 纤维梁单元材料本构模型  22-23
    2.2.2 试验对比  23-25
  2.3 壳单元模型  25-28
    2.3.1 壳单元材料本构模型  26
    2.3.2 试验对比  26-28
  2.4 局部破坏的模拟  28-29
第3章 RC 框架结构连续倒塌性能分析  29-49
  3.1 框架混凝土算例与模拟分析  29-31
    3.1.1 典型钢筋混凝土框架算例  29-30
    3.1.2 数值分析方法  30-31
  3.2 框架结构抗连续倒塌机制研究  31-40
    3.2.1 分析方法  31-33
    3.2.2 RC 框架结构抗连续倒塌机制分析  33-37
    3.2.3 结构连续倒塌影响因素分析  37-40
  3.3 RC 框架结构抗连续倒塌性能评价方法  40-47
    3.3.1 RC 框架结构抗连续倒塌性能验算步骤  41-43
    3.3.2 角部区域抗连续倒塌性能分析  43-45
    3.3.3 内部区域抗连续倒塌性能分析  45-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章 RC 板柱结构抗连续倒塌性能分析  49-73
  4.1 塑性铰线法在板柱结构 PC 设计中的应用  49-53
    4.1.1 传统的基于条带法的抗连续倒塌设计  49
    4.1.2 基于塑性铰线法的抗连续倒塌设计  49-53
  4.2 板柱结构抗连续倒塌机制研究  53-59
    4.2.1 板柱结构典型算例  53-54
    4.2.2 数值分析方法  54-55
    4.2.3 板柱结构体系连续倒塌机制分析  55-59
  4.3 板柱结构抗连续倒塌性能评价方法  59-69
    4.3.1 板塑性铰线法设计步骤  59-62
    4.3.2 角部区域抗连续倒塌性能分析  62-64
    4.3.3 周边区域抗连续倒塌性能分析  64-66
    4.3.4 内部区域抗连续倒塌性能分析  66-69
  4.4 塑性铰线法在设计中的应用  69-71
  4.5 本章小结  71-73
第5章 结论与展望  73-75
  5.1 主要结论  73
  5.2 研究展望  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-81
附录  81

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 框架
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