基于抽柱法的空间钢框架抗连续倒塌分析及程序开发

摘要

结构的连续倒塌因其在全世界范围内造成的惨重的人员伤亡、恶劣的社会影响和巨大的经济损失，而逐渐成为国内外学者关注的热点问题，对这一问题进行研究分析有着重要的现实意义。钢结构，由于自重轻、强度高、延性好、跨越能力强等优点，在国内外工程上的应用逐渐广泛，如何防止钢结构的连续倒塌已经成为土木工程界所面临的一个重要课题。国内外的研究者们对此已提出了很多相关的分析方法和抗倒塌的设计建议，目前已有多部相关的规程出版。
　　 常用来分析结构的连续倒塌的商业化软件，如SAP2000、ANSYS/LS-DYNA、ABAQUS/Explicit等，均存在一些不足，对一些细节处理不够方便与合适。本文提出了一些关键问题的解决方案，选取了合适的计算参数，引入带断裂的多种分段式的柔度法梁单元，给出了基于抽柱法的钢框架连续倒塌的动力计算过程，并编制了基于OpenSees计算平台的钢框架连续倒塌过程通用模拟OOM软件程序。基于C++程序语言、OpenGL三维视图库与MFC软件框架库，OOM软件给用户提供了结构连续倒塌的相关设定选项及前后处理。通过编制的软件，实现了结构连续倒塌过程tcl命令流的自动生成计算、动力时程分析、计算结果及图像动画的输出，并在通用化上给出了相应的处理手法。论文还通过与平面钢框架动力试验的对比进行了验证，借助于平面和空间钢框架的两个实例计算，模拟了整个结构发生连续倒塌的过程，并对照相应的工况结果，对设计给出了评价。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 结构连续倒塌的定义

1．3 结构抗连续倒塌的设计方法

1．3．1 间接设计法

1．3．2 直接设计法

1．4 结构抗连续倒塌的分析方法

1．5 结构抗连续倒塌设计规范介绍

1．5．1 美国GSA连续倒塌分析与设计指南

1．5．2 美国国防部DoD抗连续倒塌设计规范

1．5．3 我国规范中关于结构抗连续倒塌设计的规定

1．6 国内外研究现状

1．6．1 国外研究情况

1．6．2 国内研究情况

1．7 本文研究的内容

1．7．1 结构连续倒塌研究的不足

1．7．2 本文的主要研究目的、方法和内容

参考文献

第二章 基于OpenSees的结构连续倒塌数值模拟

2．1 OpenSees计算平台简介

2．2 OpenSees在结构计算中的优势与不足

2．2．1 OpenSees在结构计算中的优势

2．2．2 OpenSees在结构计算中的不足

2．3 基于抽柱法的结构连续倒塌动力计算的流程

2．4 OpenSees在结构连续倒塌计算中的应用

2．4．1 建立有限元模型ModelBuilder——前处理

2．4．2 计算分析Analysis

2．4．3 记录显示结果Recorder——后处理

本章小结

参考文献

第三章 结构连续倒塌计算程序OOM的实现

3．1 OOM程序软件简介

3．2 编号及通用性问题的解决

3．3 三维空间缩放漫游视图的实现

3．4 OOM界面功能及使用

本章小结

参考文献

第四章 平面钢框架连续倒塌的试验对比及计算

4．1 与平面钢框架动力倒塌试验的对比计算

4．1．1 试验介绍

4．1．2 对比计算

4．2 发生断裂的平面钢框架算例

4．2．1 平面钢框架算例的模型概况

4．2．2 周期及模态

4．2．3 工况1-1的连续倒塌计算设定

4．2．4 工况1-1的连续倒塌结果显示

4．2．5 其余工况的连续倒塌结果显示

4．3 未发生断裂的平面钢框架算例

4．3．1 各工况情况

4．3．2 工况2-1的连续倒塌结果显示

4．3．3 其余工况的连续倒塌结果显示

本章小结

参考文献

第五章 空间钢框架的连续倒塌计算

5．1 空间钢框架算例基本信息

5．2 发生断裂的空间钢框架算例

5．3 未发生断裂的空间钢框架算例

5．3．1 未发生断裂的空间钢框架连续倒塌分析

5．3．2 与等分段dispBeamColumn单元的对比

5．3．3 与抽取的纵向平面钢框架的对比

本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果

致谢