基于VFIFE的钢-混凝土组合梁框架抗连续倒塌性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:matianxiang87
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近几十年来,高层建筑连续倒塌事故屡屡发生,不仅给社会带来巨大的经济损失,还造成严重的人员伤亡,对结构抗连续倒塌性能的研究已引起国内外学者和工程界的广泛重视。目前对结构体系的抗连续倒塌性能研究中,很多专家和学者对钢框架结构和钢筋混凝土结构进行了大量的试验研究和数值模拟分析,而针对采用钢-混凝土组合梁(以下简称“组合梁”)这种结构形式的研究相对较少,因此本文研究了组合梁框架的抗连续倒塌性能。向量式有限元(Vector form intrinsic finite element,以下简称“VFIFE”)是一种新的分析方法,以构件和节点为物理模拟基础,将连续体定义成一群质点的组合,并根据牛顿运动定律计算质点的运动,在求解大变形、断裂、倒塌等复杂问题方面具有独特优势。本文根据向量式有限元基本理论,采用考虑结构初始变形的瞬时卸载法,建立结构模型,分别从组合梁参数分析、组合梁框架内力重分布及组合梁框架连续倒塌过程数值模拟三部分展开研究,主要研究内容如下:(1)详细阐述了向量式有限元基本理论和分析方法,基于该理论采用MATLAB编程分别对一个五层六跨钢框架和组合梁框架在水平地震波作用下进行时程分析,提取结构顶层水平位移时程与有限元软件SAP2000分析结果进行对比,验证了本文所编写组合梁框架程序的正确性;(2)介绍了钢-混凝土连续组合梁弹性分析计算模型以及塑性分析方法,对一个五层六跨的组合梁框架拆除底层中柱,以失效节点竖向位移、失效跨梁端转角为分析依据,研究了组合梁中混凝土翼缘板厚度、混凝土强度以及跨高比对结构抗连续倒塌性能的影响。(3)采用瞬时卸载法,分别分析了钢框架和组合梁框架在拆除角柱、内柱和中柱后剩余结构的内力重分布情况,研究了失效柱位置对结构抗连续倒塌性能的影响。(4)基于向量式有限元理论,采用简化的断裂准则,通过MATLAB编写断裂程序,分别模拟钢框架和组合梁框架在竖向均布荷载和水平地震作用下的连续倒塌过程,对比分析当考虑混凝土板时对结构倒塌过程的影响。
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