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钢筋混凝土框架结构抗连续性倒塌分析

作　者: 陈超
导　师: 韩大建；马海涛
学　校: 华南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 连续性倒塌 钢筋混凝土框架结构 纤维模型 非线性静力分析
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 299次
引　用: 1次
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内容摘要


连续性倒塌的发生一般会造成严重的财产损失和人员伤亡,并产生不良的社会影响。近年来,抗连续性倒塌设计与分析方法的研究越来越受到重视,已成为结构工程界的一个研究热点。一些国家已经制定了相应的防止连续性倒塌的设计规范,但我国规范中尚无抗连续性倒塌的详细设计方法,还存在各种问题需要解决,例如按照我国抗震规范要求设计的结构其抗连续性倒塌能力如何尚无定论。本文对抗连续性倒塌设计与分析的若干基本问题进行了探讨,并以一具体结构模型为例,分析总结了按照我国现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗连续性倒塌能力。本文的主要工作如下:(1)阐述了国外主要的抗连续性倒塌的设计规范和标准,详细论述了关于防止连续性倒塌的设计与分析方法以及相应措施,为我国进行抗连续性倒塌设计标准的制定提供参考;(2)阐述了纤维模型理论和有限单元柔度法理论,研究了纤维模型中纤维划分的合理方式以及梁柱单元中积分点选取的问题。在此基础上,研究开发了钢筋混凝土框架结构连续性倒塌分析的非线性静力分析程序,为该类结构抗连续性倒塌分析打下了基础;(3)利用编制的非线性静力分析程序对按照我国抗震规范要求设计的钢筋混凝土框架结构进行了连续性倒塌模拟分析,研究了钢筋混凝土框架结构在考虑和忽略楼板的刚度贡献这两种不同情况下的抗连续性倒塌能力。分析结果表明:在忽略楼板的刚度贡献时,钢筋混凝土框架结构抗连续性倒塌能力明显不足,移除底层柱后会发生大范围的破坏;在考虑楼板的刚度贡献时,在8度和9度设防时移除短边中柱后结构能满足抗连续性倒塌的要求;其它工况下结构抗连续性倒塌能力仍然不足,移除底层柱后会发生大范围的破坏。(4)针对如何防止结构发生连续性倒塌,提出了防止发生连续性倒塌的概念设计措施。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 连续性倒塌的定义  11-12
  1.3 连续性倒塌事件  12-15
  1.4 国内外研究现状  15-18
    1.4.1 国外研究现状  15-17
    1.4.2 国内研究现状  17-18
  1.5 本文工作  18-20
第二章 结构抗连续性倒塌的设计分析方法  20-34
  2.1 概述  20
  2.2 国外相关规范中的设计准则  20-27
    2.2.1 英国规范  20-21
    2.2.2 ASCE设计准则  21-22
    2.2.3 GSA设计指南  22-24
    2.2.4 UFC4-023-03标准  24-27
  2.3 抗连续性倒塌设计方法  27-32
    2.3.1 联系力设计法  27-29
    2.3.2 改变荷载路径法  29-31
    2.3.3 局部抵抗特殊作用法  31-32
  2.4 抗连续性倒塌分析方法  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 基于纤维模型与有限单元柔度法的非线性空间梁柱单元  34-58
  3.1 概述  34
  3.2 单元定义  34-35
    3.2.1 单元节点力与单元节点位移矢量  34-35
    3.2.2 截面内力与截面变形矢量  35
  3.3 纤维模型理论  35-42
    3.3.1 原理及基本假定  35-36
    3.3.2 纤维截面状态  36-37
    3.3.3 材料的本构关系  37-42
  3.4 基于有限单元柔度法的空间梁柱单元  42-49
    3.4.1 有限单元柔度法  43-44
    3.4.2 单元状态的确定  44-48
    3.4.3 数值积分方法  48-49
  3.5 非线性求解过程  49-55
    3.5.1 结构非线性问题的求解  49
    3.5.2 收敛准则  49-51
    3.5.3 基于有限单元柔度法和刚度法相结合的非线性求解  51-53
    3.5.4 本文程序分析流程  53-55
  3.6 数值算例  55-57
    3.6.1 悬臂梁算例  55-56
    3.6.2 平面框架算例  56-57
  3.7 本章小结  57-58
第四章 钢筋混凝土框架结构抗连续性倒塌分析  58-70
  4.1 概述  58
  4.2 框架结构设计  58-60
    4.2.1 基本信息  58-60
    4.2.2 框架结构设计结果  60
  4.3 抗连续性倒塌分析  60-66
  4.4 分析结果  66-69
    4.4.1 忽略楼板的刚度贡献  66-67
    4.4.2 考虑楼板的刚度贡献  67-69
  4.5 本章小结  69-70
第五章 防止结构发生连续性倒塌的概念设计  70-73
  5.1 概述  70
  5.2 控制突发事件的发生  70
  5.3 防止局部破坏的发生  70-71
    5.3.1 建筑措施  71
    5.3.2 结构措施  71
  5.4 提高结构抗连续性倒塌能力的措施  71-72
  5.5 本章小结  72-73
结论与展望  73-75
参考文献  75-84
攻读硕士学位期间取得的研究成果  84-85
致谢  85

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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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