框架结构局部受火后静力及抗震性能数值模拟

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火灾与地震是近年来经常发生的自然灾害,两者对建筑物都会造成一定程度上的破坏。目前,针对建筑单独受火的研究成果颇多,但是对火灾后建筑结构整体抗震性能的研究十分有限。建筑物在局部受火后,一般不会影响结构整体使用,但在经历高温后承载力会有一定的损失。在结构遭受火灾之后的使用年限里,很有可能遭受地震灾害。为了确保人身及财产的安全,除了正常结构抗震设计之外,对于遭受过局部火灾存在承载力缺失的结构,进行抗震性能分析十分必要。  框架结构作为主要的结构形式广泛地应用在建筑领域,本文通过大型有限元分析软件ABAQUS建立框架结构模型,包括温度场模型与火灾后抗震分析模型。通过文献总结出适合本课题模型的常温下与高温下的钢筋、混凝土的本构关系。以此来对本课题进行数值模拟。  本文主要研究内容有:  (1)用PKPM设计七层的框架模型,然后应用ABAQUS有限元分析软件建立起框架结构实体有限元模型。总结近年来结构高温反应成果,选取合适的高温材料属性和本构关系,来模拟结构火灾后的反应。  (2)应用ABAQUS有限元模拟软件,计算结构火灾后温度场,得到截面温度分布情况,然后对火灾结构在静力作用下进行分析,对比未受火结构,分析结构承载力损失情况。  (3)选取合适的地震波曲线,按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010要求的不同等级地震进行调幅,然后对火灾后模型进行多遇地震下时程分析。通过不同受火部位对比分析,得到火灾结构在地震下的应力、位移时程曲线,以及层间位移角等。  (4)将火灾后的模型在调幅后的地震波下进行罕遇地震塑性时程分析,对火灾后模型在罕遇地震下塑性发展、塑性铰出现情况进行分析,得到结构倒塌情况,同时针对不同火灾部位进行对比分析。
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