RC结构连续倒塌动力效应及抗倒塌性能影响因素分析

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人们对于连续倒塌的关注始于1968年的Roman point倒塌事故的发生,尤其是2001年“911事件”发生以后,大量连续倒塌方面的研究工作相继展开,一些国家也开始制定相关的规范以引导抗连续倒塌设计。连续性倒塌是由于结构在遭遇偶然荷载后局部发生破坏而打破了原有的平衡状态,当剩余结构的承载力不足以承受不平衡荷载时,破坏范围将会扩大,最终引起结构其他部位的破坏甚至结构的整体倒塌。整个倒塌的过程往往是复杂的非线性动力过程,目前的研究成果大多是采用静力方法对结构进行受力机理的研究,本文通过有限元软件对RC结构进行拆柱后的非线性动力分析,对剩余结构的动力效应和抗倒塌性能的影响因素进行分析,主要的研究内容如下:(1)本文采用ABAQUS的Explicit和Standard模块分别对钢筋混凝土梁柱子结构中柱失效的动力试验和静力试验进行了数值模拟,验证了模型中的建模方式、材料本构、单元选取的正确性,保证了进一步研究工作的可靠性。(2)在对梁柱子结构中柱移除动力试验进行成功验证的基础上做进一步的参数分析。通过改变失效时间和梁上荷载大小,将非线性动力分析所得的节点位移时程曲线进行对比分析,讨论了失效时间、梁上荷载对结构动力效应的影响。(3)通过ABAQUS/Standard模块对该梁柱子结构进行了不同荷载下的非线性静力分析,得到相应的节点静力位移,将动力位移除以静力位移,得到基于位移的动力放大系数DIF,并进一步分析了失效时间和梁上荷载对DIF的影响,结果表明:DIF随失效时间的增大而减小,梁上荷载对DIF的影响较小。随后也对梁柱子结构进行了基于单自由度体系的倒塌动力分析。(4)采用SAP2000对RC平面框架的连续倒塌动力效应影响因素进行了分析,包括楼层层数、结构跨数和失效柱位置、梁配筋率、失效时间,讨论了以上因素对剩余结构失效柱节点的最大竖向位移和基于荷载的动力放大系数的影响。(5)通过SAP2000建立了不考虑楼板和考虑楼板的RC空间框架结构。分别拆除底层角柱、长边中柱、短边中柱、内部柱,进行非线性动力分析。对于带楼板和不带楼板两种模型,通过对比失效柱节点竖向位移、剩余结构的塑性铰发展程度,研究楼板对抗倒塌能力的影响;此外,在考虑楼板和不考虑楼板的情况下,也对拆柱位置处的紧邻柱和对角柱的轴力变化情况进行了对比。
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