【摘 要】
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随着我国城市现代化建设脚步的不断迈进,人民对于各类建筑需求的越来越多,钢结构因其延性好、塑变形能力强、自重轻等优点被越来越多的应用到城市现代化的建设中来,充分满足了我国的住宅产业化和持续发展的要求。钢结构在人们的日常生活中不仅会受到各种常规荷载的作用,还会受到偶然引起的爆炸荷载的作用。在我国,爆炸主要是由意外爆炸事件引起的,这往往会造成巨大的财产损失,并且使人民生命受到危害。钢结构及其钢结构构件在
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随着我国城市现代化建设脚步的不断迈进,人民对于各类建筑需求的越来越多,钢结构因其延性好、塑变形能力强、自重轻等优点被越来越多的应用到城市现代化的建设中来,充分满足了我国的住宅产业化和持续发展的要求。钢结构在人们的日常生活中不仅会受到各种常规荷载的作用,还会受到偶然引起的爆炸荷载的作用。在我国,爆炸主要是由意外爆炸事件引起的,这往往会造成巨大的财产损失,并且使人民生命受到危害。钢结构及其钢结构构件在受到爆炸荷载冲击时会造成一定程度的损伤或被破坏。被损伤或破坏的连接节点等局部构件会丧失承载能力,导致在瞬间进行重分布,使得局部构件脱落,整体钢结构产生极大的变形等问题,最终钢结构因其一系列的非线性动力响应而发生连续性倒塌。因此,开展对钢框架梁柱连接方式抗爆性能的分析是具有十分重要的理论意义和实际工程运用参考价值。本文首先对爆炸相关理论概念作介绍;然后结合相关实验结果,基于商用分析软件ANSYS/LS-DYNA,数值分析爆炸荷载作用下钢框架梁柱连接节点的动态响应,确保数值模拟的可行性,以此为基础,对不同连接方式不同爆炸距离不同炸药质量下的钢框架梁柱连接节点进行数值模拟研究,建立正交试验利用极差法进行分析;接下来对不同爆炸比例距离下钢框架梁柱狗骨式连接节点网格敏感性进行分析;最后,探究钢框架梁柱狗骨式连接方式在钢梁翼缘削弱处的不同尺寸对其抗爆性能的影响。主要研究成果如下:(1)通过设计以爆炸距离、炸药质量和连接方式为三因素的正交试验,对钢框架梁柱连接节点进行九次数值模拟,运用极差法分析其不同连接方式对抗爆性能的影响。分析得出:爆炸距离对连接节点的抗爆性能的影响更大,随着爆炸距离的增加,连接节点受爆炸荷载的影响逐渐减小;炸药质量对连接节点抗爆性能的影响小于爆炸距离,随着炸药质量的增加,连接节点受到爆炸荷载的影响逐渐增大。不同连接方式的钢框架梁柱连接节点的抗爆性能有所不同,狗骨式连接有较好的耗能能力和延性,端板螺栓式连接有较好的韧性抗变形能力。(2)网格尺寸对钢框架梁柱狗骨式连接方式的数值模拟结果的影响。当爆炸比例距离不同时,网格尺寸对数值模拟结果的影响也有所不同,爆炸比例距离增大,数值模拟结果反而受网格尺寸的影响变小。在对结构进行有限元分析时,对网格尺寸的选择是数值模拟过程必不可少的一环,需要考虑结构模型的尺寸、爆炸比例距离的大小,选择恰当的网格尺寸才能得到更为精确的数值模拟结果并且还能节省时间提高运算效率。(3)钢框架梁柱狗骨式连接方式在SAC推荐的标准设计范围内的削弱处尺寸包括削弱点到柱翼缘处距离、削弱深度和削弱宽度,通过将这三种尺寸作为影响因素取三种水平值进行狗骨式连接节点数值模拟的正交试验,利用极差法分析结果得出:削弱点到柱翼缘处距离、削弱深度和削弱宽度对钢框架梁柱狗骨式连接方式的抗爆性能影响呈递减顺序,且三种因素在标准设计范围内,对钢框架梁柱狗骨式连接方式的抗爆性能影响较小。
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