【摘要】：建筑物的連續(xù)倒塌是一種危害性很強的工程災害,往往帶來嚴重的人員傷亡和巨大的經濟損失,是近年來土木工程界研究的熱點問題之一。確定結構在連續(xù)倒塌中的關鍵構件,以及連續(xù)倒塌對各個設計參數的敏感性程度,對于結構的抗連續(xù)倒塌設計具有十分重要的意義。當確定了結構的關鍵構件和敏感設計參數之后,可以有重點、有目標地對結構進行加固設計,最大限度地減少連續(xù)倒塌的發(fā)生。然而,截至目前,世界各國的設計規(guī)范都未能提出具體的關鍵構件確定方法。本文分別從鋼梁懸鏈線屈服理論以及能量法入手,推導了確定結構關鍵構件的相關計算公式；利用ABAQUS有限元軟件及相應的計算模型,對框架結構連續(xù)倒塌關于設計參數的敏感性進行了探索性研究。具體工作可分為以下幾個部分： 1.通過對鋼梁在懸鏈線作用階段的受力狀態(tài)的分析,推導了鋼梁在懸鏈線階段最大容許位移的計算公式,進而引出了柱的“特征移除系數(μ)”的概念,定量地計算了構件在連續(xù)倒塌中的重要性指標。利用ABAQUS有限元軟件對一實際工程進行了非線性動力分析,結果表明,特征移除位移的算法能夠在一定程度上反映出構件在抗連續(xù)倒塌中的重要性程度,預測結果與一般工程經驗一致。且適合結構化編程計算。 2.在結構的抗連續(xù)倒塌設計中,能量法是一個很好的切入點。作為構件的重要性評價指標,以拆除構件前后,結構體系的變形能的變化率作為衡量構件重要性程度的指標,形象直觀。在此基礎上,引入Neumann級數進行重要性系數的簡化計算,避免了反復求解構件破壞后的整體剛度矩陣的過程,提高了計算效率,且具有較高的精度。另外,進一步地提出了“擴展的重要性系數”的概念,可以用來進行多構件同時破壞情況下的結構危險性的比較分析。 3.利用ABAQUS有限元軟件建立了一組設計參數(層數,抗震烈度,配箍率等)不同的鋼筋混凝土框架模型,通過拆除構件法計算結構發(fā)生連續(xù)倒塌的嚴重性程度,并進行比較分析。結果表明,結構連續(xù)倒塌對于樓層數和配箍率的敏感性程度較高,對于建筑物抗震設防烈度的敏感性程度較低。
[Abstract]:The continuous collapse of buildings is a very harmful engineering disaster, which often brings serious casualties and huge economic losses. It is one of the hot issues in the field of civil engineering in recent years. It is very important for the continuous collapse design to determine the key members of the structure in the continuous collapse and the sensitivity of the continuous collapse to the various design parameters. When the key components and sensitive design parameters of the structure are determined, it is possible to design the structure with emphasis and aim, so as to minimize the occurrence of continuous collapse. However, up to now, the design specifications in the world have failed to propose specific methods for determining key components. Starting with the catenary yield theory and energy method of steel beam, this paper deduces the relevant calculation formulas for determining the key components of the structure, and makes use of the ABAQUS finite element software and the corresponding calculation model. The sensitivity of continuous collapse of frame structures to design parameters is studied in this paper. Specific work can be divided into the following parts: 1. Based on the analysis of the stress state of the steel beam in the catenary action stage, the formula for calculating the maximum allowable displacement of the steel beam in the catenary stage is derived, and the concept of "characteristic removal coefficient (渭)" of the column is introduced. The importance index of component in continuous collapse is calculated quantitatively. The nonlinear dynamic analysis of a practical project is carried out by using ABAQUS finite element software. The results show that the displacement removal algorithm can reflect to some extent the importance of the component in the continuous collapse resistance. The prediction results are consistent with the general engineering experience. And suitable for structured programming calculation. 2. Energy method is a good breakthrough point in continuous collapse design. As the importance evaluation index of the component, the change rate of the deformation energy of the structure system before and after the removal of the component is taken as the index to measure the importance degree of the component, and the image is intuitionistic. On this basis, the Neumann series is introduced to simplify the calculation of the importance coefficient, which avoids the process of repeatedly solving the whole stiffness matrix after the member is destroyed, and improves the calculation efficiency and has a higher accuracy. In addition, the concept of "extended importance coefficient" is further put forward, which can be used to compare and analyze the structural hazards in the case of simultaneous failure of multiple components. A set of reinforced concrete frame models with different design parameters (floor number, seismic intensity, hoop ratio, etc.) are established by using ABAQUS finite element software. The severity of continuous collapse of structures is calculated by the method of removing the members, and the degree of continuous collapse is compared and analyzed. The results show that the continuous collapse of the structure is highly sensitive to the number of floors and hoop ratio, and less sensitive to the seismic fortification intensity of buildings.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU311.4

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