【摘 要】
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近年来一些办公楼、酒店、大型商场等公共建筑因为遭受各种偶然灾害事件(如爆炸、冲击等偶然荷载作用)导致结构构件失效引起建筑发生连续倒塌,造成了巨大人员伤亡和财产损失,这也使人们更加重视结构的抗连续倒塌性能。国内对于结构的抗连续倒塌研究多针对钢筋混凝土结构或者是混凝土-钢框架结构,对于普通钢框架结构,一些学者研究了中心支撑对钢框架抗连续倒塌能力的影响,而偏心支撑对钢框架抗连续倒塌能力的影响研究不多。本
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近年来一些办公楼、酒店、大型商场等公共建筑因为遭受各种偶然灾害事件(如爆炸、冲击等偶然荷载作用)导致结构构件失效引起建筑发生连续倒塌,造成了巨大人员伤亡和财产损失,这也使人们更加重视结构的抗连续倒塌性能。国内对于结构的抗连续倒塌研究多针对钢筋混凝土结构或者是混凝土-钢框架结构,对于普通钢框架结构,一些学者研究了中心支撑对钢框架抗连续倒塌能力的影响,而偏心支撑对钢框架抗连续倒塌能力的影响研究不多。本论文以青岛市胶州拟建的某三跨6层钢框架办公楼为背景,在该框架第二层外围设置V型偏心支撑,研究V型偏心支撑对钢框架抗连续倒塌的影响,为该工程和其他相似工程支撑布置方案的选择提供参考依据。本文首先使用SAP2000有限元软件分别建立了原钢框架模型和带V型偏心支撑的钢框架模型,参照我国《建筑结构抗倒塌设计规范》CECS 392:2014要求,结合美国GSA和DOD标准,采用拆除构件法,考虑首层外围角柱失效、短边中柱失效和长边中柱失效三种工况,进行非线性静力分析和非线性动力分析,对比两个模型在三种工况下的分析结果,得到结构的内力变化规律、失效节点的竖向位移、速度变化规律和结构的塑性铰发展规律等。然后运用SAP2000有限元软件,针对三种工况建立不同参数的V型偏心支撑钢框架模型,通过改变V型偏心支撑的消能梁段长度、长细比和支撑的布置位置,得出了改变以上参数对钢框架抗连续倒塌能力的影响。得到以下主要结论:(1)本论文采用我国规范规定的动力放大系数进行的非线性静力分析,其分析结果与非线性动力分析得出的单柱失效瞬时结构的响应基本相符,可用作初步判断结构是否安全。(2)在三种工况下,该三跨6层钢框架模型首层外围柱失效所造成的危险程度从大到小依次是:长边中柱、短边中柱、角柱;设置V型偏心支撑后,首层外围柱失效所造成的危险程度随着结构用钢量的增加从短边中柱最大、长边中柱次之、角柱最小,发展为角柱最大、短边中柱次之、长边中柱最小。(3)通过对比框架模型和设置V型偏心支撑后模型的分析结果,发现框架设置V型偏心支撑后,用钢量增加不多,但失效柱上方节点最大竖向位移和速度显著减少,钢框架抗连续倒塌能力提升明显,与已有的研究结论相符。(4)对比不同参数的V型偏心支撑模型分析结果,发现随着该钢框架用钢量增加,钢框架抗连续倒塌能力提升缓慢;消能梁段长度系数在1~1.6之间时V型偏心支撑对钢框架抗连续倒塌能力提升最为明显,可以作为相关工程选择支撑布置方案时的参考依据。
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