冲击作用下钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验与数值模拟研究

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1、学校代号10532学号S12011164分类号TU03密级公开硕士学位论文冲击作用下钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验与数值模拟研究学位申请人姓名刘义仁培养单位土木工程学院导师姓名及职称何庆锋高工易伟建教授学科专业结构工程研究方向结构抗连续倒塌论文提交日期2015年6月2日学校代号：10532学号：S12011164密级：公开湖南大学硕士学位论文冲击作用下钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验与数值模拟研究国家自然青年科学基金项目(51108170)资助学位申请人姓名：刘义仁导师姓名及职称：何庆锋高工易伟建教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年6月2日

2、论文答辩日期：2015年6月5日答辩委员会主席：李正农教授ExperimentalandnumericalstudyoftheRCframestructurestoresistprogressivecollapseunderimpactloadbyLIUYirenB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinStructuralEngineeringintheGraduateSchool

3、ofHunanUniversitySupervisorSeniorEngineerHEQingfeng&Prof.YIWeijianJune,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＇作者签名：占从曰期；於。年（月冢曰Ｉ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保

4、留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行１。检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密请在Ｗ上相应方框内打叫’’（）’為／－ｗｒ＾《作者签名：曰期：年月曰＇导师签名：日期；＞？年ｂ月？日＾＾冲击作用下钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验与数值模拟研究摘要近年来，偶然荷载作用下结构的抗连续倒塌研究已成为国内外研究热点，然而现有

5、的研究多集中在由于楼层关键构件的突然失效而引起的连续倒塌，对由于上部坍塌楼层对下部楼层的冲击作用引起的连续倒塌研究很少，随着高层以及超高层建筑的广泛应用，对于冲击荷载作用下钢筋混凝土框架的抗连续倒塌研究显得越来越重要。(1)本文采用锤击法对一榀单层两跨钢筋混凝土平面框架结构分别在空载、均布线荷载工况下进行了动力试验研究，对锤击荷载作用下钢筋混凝土框架的受力状态以及响应特性进行了分析和讨论，分析结果表明：框架梁由弹性受力阶段进入拱效应受力阶段后，其刚度有所提高。试验框架所受的锤击力幅值大于结构的静力承载能力，而结构没有倒塌且仅处于弹塑性受力阶段，主要原因是锤击力幅值主

6、要由惯性力平衡，且力锤输入结构的能量有限不足以使结构发生倒塌。(2)本文采用自制冲击加载装置完成了一榀单层两跨钢筋混凝土平面框架的小当量冲击试验。研究了试验框架在冲击荷载作用下的动力响应特性、内力分布规律、钢筋的应变率效应以及冲击质量和冲击高度对框架梁动力响应特性的影响，并对框架梁在冲击荷载作用下的动力荷载放大系数以及应变率效应对钢筋强度的影响程度进行了探讨和分析。试验结果表明：应变率效应对钢筋强度提高程度较低,屈服强度的最大放大系数为1.09-1.11之间，极限强度的最大放大系数为1.06-1.07之间。冲击荷载作用下，框架梁的动荷系数随着冲击高度的增加而增加，随

7、着结构损伤程度和冲击质量的增加而下降。(3)本文采用有限元软件LS-DYNA对两个一层、四个三层钢筋混凝土框架在冲击荷载作用下的倒塌过程进行了模拟，研究了冲击荷载作用下钢筋混凝土框架的受力性能，对各框架的破坏状态进行了对比分析，并对冲击荷载作用下框架的倒塌过程以及位移、内力等响应特性进行了分析。分析结果表明：冲击荷载作用下，钢筋混凝土框架的受力过程均经历了明显的拱效应和悬索效应阶段，且冲击荷载作用下钢筋混凝土梁的最大内力相对静力承载能力有所提高。通过比较四个三层框架的抗连续倒塌能力，可知对一层框架梁进行加强可以充分发挥材料的性能又不影响结构抗连续倒塌能力。(4)