考虑赘余斜拉杆作用的框架结构抗倒塌分析与研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文考虑赘余斜拉杆作用的框架结构抗倒塌分析与研究作者姓名：倪浩然入学年份：2013年9月指导教师：张绍武副教授学科专业：建筑与土木工程申请学位：工学硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年3月答辩委员会主席：答辩委员会组成：论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要进入21世纪以来，随着当今世界越来越多的结构连续倒塌事件发生，人们的生命和财产安全受到了极大的威胁，这些连续倒塌事件的

2、发生多是由于偶然荷载的作用导致结构的局部单元造成初始破坏，进而引发更大范围的倒塌破坏。因此，对结构的连续倒塌相关课题进行研究是十分必要的。本文以我国现行规范要求设计的一栋4层钢筋混凝土框架结构为计算模型，在框架间增设赘余斜拉杆，采用拆除构件法，运用有限元分析软件SAP2000对增设赘余斜拉杆的框架结构的抗倒塌性能进行研究，主要研究内容如下：（1）确定结构对倒塌最为敏感的关键构件。为了确定赘余斜拉杆的布设位置，需确定结构中的薄弱环节，即对倒塌最为敏感的关键构件。在PKPM中设计一栋符合我国现行规范要求的

3、4层框架结构，并在SAP2000软件中定义有限元模型，分别对长边中柱、短边中柱、角柱进行拆除，采用线性静力分析方法，通过与被拆除柱相连接的梁的需求能力比值（DCR值）判断结构发生倒塌的潜在可能性，最终得出结论：影响结构倒塌的竖向构件重要性顺序为角柱、长边中柱、短边中柱、内部中柱。得出角柱最为重要构件后，在角柱的上节点与其对角线方向位置设置斜拉杆。（2）对增设斜拉杆的框架结构抗倒塌性能进行研究。在确定斜拉杆加设位置后，于SAP2000中的模型里加入斜拉杆，拆除角柱，采用非线性静力分析（Pushover分

4、析），对其抗倒塌能力进行分析。得出斜拉杆结构的抗力曲线后，再拆除斜拉杆用相同的方法对原结构进行Pushover分析，对比两种结构的抗倒塌性能。对增设斜拉杆的框架进行Pushover分析发现，当达到等效静力荷载的58%之前，构件处于弹性阶段，该阶段的位移最大值为30.2mm。继续加载，构件便进入弹塑性阶段，结果显示，当荷载施加到69%倍等效静力荷载，塑性铰进入LS状态，即塑性铰已不具备继续变形的能力。也就是说结构已不具备继续承载的能力。因此可以判断，该结构不能承受100%的等效静力荷载，待加载到69%倍

5、等效静力荷载时，结构已失去承载能力。在对未加斜拉杆的原结构进行非线性静力分析可以得到，荷载施加到倍等效静力荷载的41.5%倍时，塑性铰开始出现。程序继续施加荷载，荷载达到52%倍静力荷载时，与拆除柱相邻开间的梁端塑性铰进入LS状态，开始屈服。理论上此时已失去承载能力，因此对于未加斜拉杆的原结构，只能承受52%倍的等效静力荷载。通过对两种结构的对比分析后，可得到原机构所承受的最大等效静力荷载值足足比加设斜拉杆的结构小了17%，而在刚出现塑性铰时，原结构比斜拉杆结构的结构抗力低16%。增设赘余斜拉杆的框架

6、结构的倒塌抗力较原结构有显著增加。关键词：连续倒塌；线性静力分析；Pushover分析；SAP2000；DCR值II摘要硕士研究生学位论文IVAbstract硕士研究生学位论文capacityhasbeenlost.Therefore,theoriginalstructureofthenondiagonaltierodcanonlybear52%timestheequivalentstaticload.Throughcomparativeanalysisoftwokindsofstructurecan

7、beobtainedtheoriginalmechanismtowithstandthemaximumequivalentstaticloadvalueisfullofRemalishdesignstructureofthediagonaltieupto17percentsmaller,whileinthefirstplastichinge,adiagonalstructurestructuralresistanceis16%lowerthantheoriginalstructure.Theframe

8、structureofaddingredundantobliquerodcollapseresistancehasasignificantincreasecomparedwiththeoriginalstructure.Keywords:Collapse；Linearstaticanalysis；Pushoveranalysis；SAP2000；DCRvalue硕士研究生学位论文目次I目次摘要...............................