【摘要】：建筑物的連續(xù)倒塌是一種危害性很強(qiáng)的工程災(zāi)害,往往帶來嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失,是近年來土木工程界研究的熱點(diǎn)問題之一。確定結(jié)構(gòu)在連續(xù)倒塌中的關(guān)鍵構(gòu)件,以及連續(xù)倒塌對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感性程度,對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。當(dāng)確定了結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件和敏感設(shè)計(jì)參數(shù)之后,可以有重點(diǎn)、有目標(biāo)地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)規(guī)范都未能提出具體的關(guān)鍵構(gòu)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(dǎo)了確定結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的相關(guān)計(jì)算公式；利用ABAQUS有限元軟件及相應(yīng)的計(jì)算模型,對(duì)框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感性進(jìn)行了探索性研究。具體工作可分為以下幾個(gè)部分： 1.通過對(duì)鋼梁在懸鏈線作用階段的受力狀態(tài)的分析,推導(dǎo)了鋼梁在懸鏈線階段最大容許位移的計(jì)算公式,進(jìn)而引出了柱的“特征移除系數(shù)(μ)”的概念,定量地計(jì)算了構(gòu)件在連續(xù)倒塌中的重要性指標(biāo)。利用ABAQUS有限元軟件對(duì)一實(shí)際工程進(jìn)行了非線性動(dòng)力分析,結(jié)果表明,特征移除位移的算法能夠在一定程度上反映出構(gòu)件在抗連續(xù)倒塌中的重要性程度,預(yù)測結(jié)果與一般工程經(jīng)驗(yàn)一致。且適合結(jié)構(gòu)化編程計(jì)算。 2.在結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)中,能量法是一個(gè)很好的切入點(diǎn)。作為構(gòu)件的重要性評(píng)價(jià)指標(biāo),以拆除構(gòu)件前后,結(jié)構(gòu)體系的變形能的變化率作為衡量構(gòu)件重要性程度的指標(biāo),形象直觀。在此基礎(chǔ)上,引入Neumann級(jí)數(shù)進(jìn)行重要性系數(shù)的簡化計(jì)算,避免了反復(fù)求解構(gòu)件破壞后的整體剛度矩陣的過程,提高了計(jì)算效率,且具有較高的精度。另外,進(jìn)一步地提出了“擴(kuò)展的重要性系數(shù)”的概念,可以用來進(jìn)行多構(gòu)件同時(shí)破壞情況下的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)性的比較分析。 3.利用ABAQUS有限元軟件建立了一組設(shè)計(jì)參數(shù)(層數(shù),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(gòu)件法計(jì)算結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌的嚴(yán)重性程度,并進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌對(duì)于樓層數(shù)和配箍率的敏感性程度較高,對(duì)于建筑物抗震設(shè)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(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU311.4

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本文編號(hào)：2262095