考虑楼板影响的RC框架结构连续倒塌动力响应分析

摘要

结构连续倒塌是指由于偶然荷载作用，导致结构局部破坏而产生不平衡力，该不平衡力使得相邻构件内力突变而失效，并促使破坏连续扩展，从而造成与结构初始破坏不成比例或者结构全部倒塌的一种现象。近年来，随着恐怖袭击猖獗，建筑物连续倒塌问题备受工程界关注，已经成为一个热点，目前连续倒塌的工程设计方法主要有概念设计法、拆除构件法和拉结强度法三种方法，其中拆除构件法是目前研究结构连续倒塌最常用的方法，本文使用非线性动力分析法研究在角柱失效情况下钢筋混凝土框架结构的动力响应。 本文以通用有限元软件 ABAQUS 为分析平台，建立了模拟混凝土框架结构连续倒塌的分析模型。并进行了连续倒塌动力响应分析。主要包括以下几个方面： 1. 本文结合近几年国内外对结构连续倒塌理论研究的最新进展，介绍了目前研究结构连续倒塌的三种常用方法：线性静力分析方法、非线性静力分析方法和非线性动力分析方法，采用一种简化的连续倒塌分析模型，根据该模型的特点列出结构动力学方程，以结构动力学的分析方法分析研究结构连续倒塌。同时探讨了连续倒塌的抗力机制（梁机制和悬链线机制）对结构连续倒塌能力的提高作用以及楼板对结构抗连续倒塌能力的提高作用。 2. 采用拆除构件法分析结构连续倒塌时，针对目前研究连续倒塌的规范标准GSA2013中的规定“拆柱时间小于剩余结构自振周期十分之一”的规定，本文采用非线性动力拆除构件法，研究不同拆角柱时间对剩余结构动力的响应的影响，根据拆柱时间与剩余结构动力响应之间关系总结得出位移反应谱曲线，将其分为脉冲阶段、动态阶段和准静态阶段，从而比较得出拆柱时间对剩余结构动力响应的影响规律。 3. 结构连续倒塌时假定结构的初始状态为零，这与爆炸、冲击等突发情况造成结构连续倒塌非零的初始状态不符。由于爆炸、冲击等偶然荷载造成的结构柱破坏，与其在柱顶位置施加竖向非零初始速度和初始位移非常相似，这些非零初始状态影响着结构的动力响应。本文对这些非零初始状态对结构动力响应的影响进行研究。同时也分析了考虑Rayleigh阻尼时结构的动力响应，并与不考虑材料Rayleigh阻尼时对比分析，得出其对结构动力响应的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 国内外关于结构连续倒塌研究现状

1.4 文献综述小节

1.5本课题研究内容

第2章 结构连续倒塌理论分析

2.1 引言

2.2 结构连续倒塌研究法

2.3 结构连续倒塌简化模型分析

2.4 结构连续倒塌动力方程

2.5 结构抗连续倒塌中的受力机制

2.6 楼板在结构抗连续倒塌中的受力机制

2.7 本章小结

第3章 钢筋混凝土框架结构连续倒塌数值模型

3.1 引言

3.2 模型建立

3.3钢筋混凝土框架结构连续倒塌数值模型

3.4 非线性数值模型

3.4 数值模型算例验证

3.5 本章小结

第4章 拆柱时间对钢筋混凝土框架结构连续倒塌动力响应分析

4.1 引言

4.2 非线性动力拆柱原理

4.3 拆柱时间对位移响应影响

4.4 拆柱时间对梁内力的影响

4.5 拆柱时间对柱内力的影响

4.6 拆柱时间对梁柱应力-应变的影响

4.7 拆柱时间对楼板应力应变的影响

4.8 爆炸冲击作用与拆柱时间

4.9 基于荷载控制的动力放大系数

4.10 本章小结

第5章 初始状态对钢筋混凝土框架结构连续倒塌动力响应影响分析

5.1 引言

5.2 竖向初始速度的影响

5.3 竖向初始位移的影响

5.4 阻尼的影响

5.5 本章总结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间的研究成果