框架结构局部柱破坏对整体性能的影响

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确保结构的安全性是进行结构设计的首要目标,因偶然荷载的不确定性,在进行建筑结构设计时其一般不在考虑范围之内。但从近年来大量结构倒塌破坏的工程实例来看,建筑结构在其服役期内可能遭受到最初设计不曾考虑到的偶然荷载考验,此类荷载作用易致使部分结构构件破坏,并引发结构局部或整体倒塌。结构连续倒塌事故一旦发生将造成严重的生命财产损失,因此结构设计时怎样评估结构抵抗倒塌的能力已日益受到工程界的广泛关注。目前欧美等国就如何提高结构连续倒塌抗力已展开相关研究,并提出抗连续倒塌设计规范规程,而我国在此领域的研究极其欠缺,有大量工作需要去做。本文回顾了结构连续倒塌研究的发展历程,对国外现行结构连续倒塌抗力分析方法进行了归纳及对比,在借鉴美国GSA和DoD规范中规定的连续倒塌抗力分析步骤的基础上,提出了采用拆除构件法进行结构抗连续倒塌能力分析的改进方法,并制定了符合本论文的分析流程。文章同时探讨了采用通用有限元软件ANSYS等分析局部构件破坏后结构体系防御连续倒塌的可能及其分析步骤,并对一幢七层钢筋混凝土框架结构建立有限元模型,应用ANSYS等通用有限元分析软件,采用线性静力及非线性动力分析法评估其在多种典型局部构件破坏工况——长边中柱破坏、短边中柱破坏、角柱破坏及内部柱破坏等情况下结构抵抗连续倒塌的能力,并以此了解框架柱失效后内力重分布路径,掌握连续倒塌规律,为结构和构件加固补强、防止连续倒塌提供理论依据。基于上述研究,本文从控制偶然事件发生、防止结构局部破坏及保证合理结构设计等角度提出了避免结构因局部构件破坏发生连续倒塌的策略。本文最后对开展的工作进行了总结,对本文得出的主要结论进行了归纳,并对本课题今后要进行的研究作出了进一步的展望。
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