【摘要】：偶然性荷載的作用可能導致結構中某些承重構件發(fā)生破壞進而引發(fā)結構的連續(xù)倒塌,造成很嚴重的生命財產損失并產生惡劣的社會影響。因此越來越多的研究人員開始關注結構的抗連續(xù)性倒塌能力。當結構中豎向承重構件失效后,原有的傳力路徑被破壞,剩余結構通過節(jié)點和與失效柱相連的梁形成有效的拉結作用,對內力重新分配,此時節(jié)點的性能對結構拉結作用的發(fā)揮具有重要的影響。但大部分的節(jié)點試驗研究都基于單個構件或者平面框架。而在實際結構受力情況下,節(jié)點的性能對樓板等抗力機制均會產生影響。針對近幾年有部分學者進行三維整體結構試驗多是采用中柱失效情況下的研究,本文將在邊柱失效的情況下,通過改變結構的節(jié)點形式進行兩組鋼框架-組合樓板抗連續(xù)倒塌試驗研究,為以后有限元模擬與理論研究提供一定的試驗基礎。課題依托的科研項目:“鋼結構體系的防災減災設計理論及工程應用”,中華人民共和國可以技術部項目(項目號:2016yfc070123)。具體包括以下三部分內容:(1)進行兩組節(jié)點形式不同鋼框架-組合樓板邊柱失效工況下結構的抗連續(xù)倒塌性能試驗,將結構連續(xù)倒塌過程分為小變形階段、過渡階段、大變形階段三個階段,并分析邊柱失效工況下三維整體結構不同階段整體響應與破壞模式。對比兩組節(jié)點形式不同的三維整體結構的整體性和穩(wěn)定性,提出建筑設計的參考意見。(2)通過獲得的試驗數(shù)據進行整理分析,將結構抗彎機制、懸鏈線機制、樓板薄膜機制量化分離,分析各機制貢獻情況。同時分析在邊柱失效工況下結構在抗倒塌過程中內力重分布狀態(tài)。節(jié)點的變形能力與轉動能力直接影響結構的破壞形式與結構延性強度與變形能力。所以選擇轉動能力與變形能力良好的節(jié)點,能夠使結構發(fā)生延性破壞,在大變形階段仍能更好的承載,懸索機制也可以更好的發(fā)揮作用;同樣采用節(jié)點剛度好節(jié)點可以有效提高結構極限承載力;若節(jié)點變形能力較差,像剪切板節(jié)點,會發(fā)生螺栓剪切斷裂造成結構出現(xiàn)突然性的,毫無征兆的破壞,具有明顯的脆性破壞特征,因此實際工程應給予考慮。本文建議實際工程中梁柱節(jié)點采用栓焊混合連接節(jié)點,次梁節(jié)點采用雙角鋼節(jié)點,結構具有更好的抗連續(xù)倒塌性能。(3)采用Izzuddin簡化法計算邊柱失效工況下三維整體結構動力反應,給出結構建議動力放大系數(shù)值。并對比不同節(jié)點形式下三維樓板整體結構動力響應,發(fā)現(xiàn)在結構小變形階段節(jié)點形式對動力放大系數(shù)的取值影響不大,在結構大變形階段,抗力機制并沒有提高結構抗動力響應。因此本文建議栓焊混合連接節(jié)點-剪切板節(jié)點三維整體結構基于力求得的動力放大系數(shù)按保守值取2.0,基于位移的動力放大系數(shù)建議取3.64,狗骨式節(jié)點-雙角鋼節(jié)點三維整體結構基于力求得的動力放大系數(shù)按保守值取2.0,基于位移的動力放大系數(shù)建議取3.02。本文創(chuàng)新點如下:1)首次進行邊柱失效工況下栓焊混合連接、狗骨式、雙角鋼和剪切板節(jié)點形式對鋼框架-組合樓板三維整體結構抗連續(xù)倒塌性能研究;2)首次對栓焊混合連接節(jié)點-剪切板節(jié)點三維整體結構和狗骨式節(jié)點-雙角鋼節(jié)點三維整體結構邊柱失效工況下給出動力放大系數(shù)估算值。
【圖文】：

重慶大學碩士學位論文事件很大程度的引起了學者對結構連續(xù)倒塌問題的關注。另一個具有里程碑意義的事件是 Alfred P.Murrah 辦公大樓倒塌事件[5]。1995 4 月 19 日，位于美國俄克拉荷馬城中心的 AlfredP.Murrah 聯(lián)邦政府辦公大樓遭恐怖襲擊。一輛裝滿燃油的卡車炸彈沖向大樓，引發(fā)爆炸。爆炸直接破壞了結構層一根邊柱，與該邊柱相鄰兩根結構柱也受到了嚴重的剪切破壞，并且該區(qū)域上的樓板也受到了不同程度的破壞。由于樓蓋拉結作用和底層柱支撐作用的嚴重弱導致承受雙跨荷載的底層轉換梁失效，進而導致該轉換梁上部支承的柱子也效，并進一步引起周圍結構的連續(xù)倒塌破壞，最終導致該建筑結構 50%的面積塌，，如圖 1.2 所示。AlfredP.Murrah 辦公大樓倒塌事件讓更多的工程師學者意識連續(xù)倒塌在結構安全問題上的嚴重性，并且有必要在結構設計時系統(tǒng)的進行抗續(xù)倒塌設計。隨后美國總務部（GSA）和國防部（DoD）分別頒布了 GSA 標準 DoD 標準專門用于建筑結構抗連續(xù)性倒塌設計。

重慶大學碩士學位論文事件很大程度的引起了學者對結構連續(xù)倒塌問題的關注。另一個具有里程碑意義的事件是 Alfred P.Murrah 辦公大樓倒塌事件[5]。1995 4 月 19 日，位于美國俄克拉荷馬城中心的 AlfredP.Murrah 聯(lián)邦政府辦公大樓遭恐怖襲擊。一輛裝滿燃油的卡車炸彈沖向大樓，引發(fā)爆炸。爆炸直接破壞了結構層一根邊柱，與該邊柱相鄰兩根結構柱也受到了嚴重的剪切破壞，并且該區(qū)域上的樓板也受到了不同程度的破壞。由于樓蓋拉結作用和底層柱支撐作用的嚴重弱導致承受雙跨荷載的底層轉換梁失效，進而導致該轉換梁上部支承的柱子也效，并進一步引起周圍結構的連續(xù)倒塌破壞，最終導致該建筑結構 50%的面積塌，如圖 1.2 所示。AlfredP.Murrah 辦公大樓倒塌事件讓更多的工程師學者意識連續(xù)倒塌在結構安全問題上的嚴重性，并且有必要在結構設計時系統(tǒng)的進行抗續(xù)倒塌設計。隨后美國總務部（GSA）和國防部（DoD）分別頒布了 GSA 標準 DoD 標準專門用于建筑結構抗連續(xù)性倒塌設計。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9;TU312.3

【參考文獻】

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本文編號：2626908