有粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能分析

摘要

预应力混凝土技术在大跨度结构中应用较多，主要解决混凝土抗拉能力低下的问题。目前，对于预应力混凝土框架结构连续倒塌性能的相关研究较为少见。故此，文章采用大型通用有限元软件ABAQUS进行精细化有限元建模，运用拟静力非线性的方法研究有粘结预应力混凝土框架结构在局部损伤情况下的抗倒塌性能，主要研究内容与结论如下:
　　1)文章首先以现有的倒塌试验作为参照，应用ABAQUS有限元软件对3层4跨平面钢筋混凝土框架结构的抗倒塌试验和跨间竖向荷载作用下预应力框架内力重分布的试验进行精细化有限元建模，数值模拟结果与试验结果较好吻合，验证了文章所采用的本构关系、单元类型以及建模分析方法的正确性;
　　2)在此基础上，文章以跨高比、预应力张拉控制应力、非预应力配筋率及预应力作用为主要变量，设计了7个预应力混凝土框架结构和5个普通混凝土框架结构试件，利用ABAQUS有限元软件进行参数分析，研究平面有粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能。分析结果表明:跨高比、非预应力筋配筋率及预应力作用对结构的抗倒塌极限承载力影响显著，而张拉控制应力对其影响不大;考虑悬链线机制与不考虑情况相比，有粘结预应力混凝土结构的抗倒塌极限承载力提高了9％～20％;采用能量法将数值模拟所得的静力倒塌荷载换算为等效动力荷载，得到有粘结预应力混凝土框架结构的动力增大系数(DIF)介于1.11～1.15之间;
　　3)采用非线性静力Pushdown分析方法，对三维有粘结预应力混凝土框架结构的抗连续倒塌承载力进行了分析。结果表明，同楼层不同失效柱剩余上部结构抗倒塌极限承载力大小情况如下:长边中柱失效＞内部柱失效＞角柱失效＞短边中柱失效;同部位不同楼层剩余上部结构抗倒塌极限承载力随着被拆除承重柱的上移而逐渐降低。

目录

声明

摘要

1．1 建筑结构的连续倒塌问题

1．2 倒塌的设计方法

1．3 研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 文章研究工作

第二章 ABAQUS有限元简介及模型验证

2．1 有限元方法简介

2．1．1 概念

2．1．2 ABAQUS软件介绍

2．2 数值模拟验证

2．2．1 普通混凝土框架的基本情况

2．2．2 单元的选取

2．2．3 混凝土本构关系

2．2．4 钢筋本构关系

2．2．5 模型的建立

2．2．6 加载方式

2．2．7 模拟结果与试验结果对比

2．2．8 有限元模拟结果分析

2．3 预应力混凝土框架结构模型

2．3．1 试验构件的基本情况

2．3．2 模型单元的选取

2．3．3 材料本构关系

2．3．4 预应力钢筋的模拟

2．3．5 模型的建立

2．3．6 构件的加载方式

2．3．7 模拟结果与试验结果对比

2．4 本章小结

第三章 有粘结预应力混凝土平面框架结构抗连续倒塌参数分析

3．1 前言

3．2 试件尺寸

3．3 有限元建模

3．3．1 材料本构关系

3．3．2 破坏准则

3．4 有限元结果分析

3．4．1 有粘结预应力的影响

3．4．2 非预应力配筋率的影响

3．4．3 预应力张拉控制应力的影响

3．4．4 跨高比的影响

3．5 混凝土框架结构动力荷载增大系数

3．6 本章小结

第四章 基于Pushdown分析的三维有粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌研究

4．1 前言

4．2 Pushdown分析的介绍

4．3 基于Pushdown分析的框架结构抗连续倒塌研究

4．4 试件尺寸

4．5 有限元建模

4．6 有限元计算结果分析

4．6．1 同楼层不同失效柱部位分析

4．6．2 同位置不同楼层失效柱分析

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 文章主要结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

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