hpfl-粘钢联合加固rc空间框架抗倒塌性能研究

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1、分类号:TU310710-2013228006专业硕士学位论文HPFL-粘钢联合加固RC空间框架抗倒塌性能研究李栋导师姓名职称刘鸣教授专业学位类别申请学位级别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2015年6月7日论文答辩日期2015年6月15日学位授予单位长安大学ResearchonPerformanceofAnti-ProgressiveCollapseofRCSpaceFrameStructureStrengthenedwithHPFL-BondSteelPlatesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandid

2、ate：LiDongSupervisor：Prof.LiuMingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要建筑结构在使用过程中可能会发生由于局部构件或局部区域失效引起的结构整体的连续倒塌。引起构件整体或局部区域失效的原因有很多，如爆炸、火灾、恐怖袭击等。结构连续性倒塌常常发生突然、发展迅速、损害严重，已成为结构工程研究的热点问题。而通过加固来提高既有结构抗倒塌性能则是解决此问题的一个有效途径。本文基于某RC空间框架结构竖向倒塌实验，通过数值模拟和理论分析，研究了RC空间框架结构抗倒塌机制和抗力计算，并在验证数值模型的可靠性后，进行加固后结构的倒塌模拟

3、，以得到加固效果。最后参数分析了各加固材料对加固效果的影响，得到各加固材料的不同加固作用。主要的工作和研究成果有：（1）应用有限元软件ABAQUS对已有RC空间框架倒塌实验进行数值模拟，对各个阶段的破坏特征和物理变量进行对比分析，二者结果符合较好。（2）在RC平面框架结构抗倒塌研究的基础上，提出了RC空间框架结构抗倒塌的机制。倒塌过程先后经历梁机制、复合机制和悬链线机制。各种机制以塑性铰的出现和消失为准则来确定：未出现塑性铰时为梁机制，塑性铰出现后为复合机制，塑性铰消失时为悬链线机制。在一些简化计算的假设下，提出了结构的抗力计算公式，并应用于实验各阶段抗力计算。计算结果与实

4、验结果误差较小，计算方法正确可靠。（3）通过HPFL-粘钢联合加固法加固实验模型的数值分析，研究了加固后模型的竖向倒塌破坏，得到了加固效果。认为加固的模型进入各个破坏阶段的时间明显滞后于未加固的模型，且裂缝发展速度要延缓很多。最终破坏时，加固的模型塑性铰范围要小于未加固的模型，甚至在柱端塑性铰消失。加固后的模型整体刚度明显变大，各物理指标普遍减小30%，最终破坏程度明显变小，抗倒塌能力显著增强。（4）对钢绞线直径、钢片强度、砂浆强度进行参数分析，认为钢绞线穿过梁柱节点，有较强的锚固作用，在各个机制中直接提供倒塌抗力；钢片主要延迟裂缝的出现和发展，控制裂缝宽度，在梁机制阶段起

5、到的作用最大；聚合物砂浆主要增强钢绞线与原结构的粘结和传力作用。关键词：RC空间框架结构，倒塌机制，HPFL-粘钢联合加固，模拟研究基金项目：教育部高校博士点基金优先发展领域项目（20130205130001）中国博士后科学基金第七批特别资助（2014T70896）中央高校基本科研业务费专项资金项目（2014G2280014）IAbstractAwholeandprogressivecollapseforbuildingstructuremayoccurduetothelocalcomponentorlocalregionalloseefficacyinthecourseo

6、fuseage.Therearealotofreasonstocausethefailureofthewholecomponentorlocalregional,suchasexplosion,fireandterroristattack,etc.Progressivecollapseforbuildingstructureoftenoccurssuddenly,developsrapidlyanddamagesseverely,whichhasbecomethehotissueintheresearchofstructuralengineering.Inordertoim

7、provetheperformanceofanti-progressivecollapseexistingstructuresthroughreinforcinghasbecomeaneffectivewaytosolvethepresentproblem.Togetthereinforcement,effectthispaperstudiedthecollapsemechanismofRCspacialframestructuresandresistancethroughnumericalsimulationas