钢框架结构的连续倒塌动力响应分析

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1、山东建筑大学硕士学位论文山东建筑大学硕士学位论文题目钢框架结构的连续倒塌动力响应分析国家自然科学基金资助项目(No．11272189)计：学位论文70页表格11个插图85幅评阅人：指导教师：学院院长：学位论文完成日期：主山东建筑大学硕士学位论文原创性声明IIIIIIlUlIIIIIIMIIIIIY2310733本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过

2、的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名：学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：导师签名：弓毽钗山东建筑大学硕士学位论文摘要随着中国土

3、木工程行业的迅猛发展，钢结构体系得到了更加广泛的应用。目前工程界对钢结构建筑在常规载荷作用下的设计已经比较完善，而对于各种偶然载荷(如火灾、汽车撞击及爆炸等)作用引起的结构连续倒塌行为还存在许多值得探讨的内容。众所周知，结构的连续性倒塌通常会造成较为严重的后果，对人民的生命财产安全构成重大威胁，故对钢结构连续倒塌的分析和研究具有显著的社会意义。对钢结构进行连续倒塌分析时，现在应用较为广泛的两种分析方法是拆除构件法和直接施加偶然载荷法。第一种方法不考虑结构构件破坏的具体原因，简化了结构的分析过程；第二种方法针对不同

4、类型的偶然荷载分别进行分析。本文利用有限元软件ANSYS／LS．DYNA，基于这两种分析方法，对平面和空间钢框架结构进行非线性动力分析，主要进行了一下几个方面的研究：(1)基于拆除构件法，分析了平面钢框架结构中柱失效时间、失效位置及材料的应变率对结构动力响应的影响，同时对底层边柱失效时，结构的内力重分布和动力响应的影响区域进行分析，得出：构件的拆除时间不应大于剩余结构竖向振动周期的1／10；底层边柱失效引起的结构动力响应较大；应考虑材料的应变率对结构的影响。底层边柱时，靠近失效柱的各轴柱轴力、各梁弯矩、各粱轴力变

5、化较为显著，远离失效柱的各构件内力受影响较小。(2)同样利用拆除构件法对某空问钢框架结构进行连续倒塌动力分析，由于底层角柱失效和短边中柱失效引起的动力响应较大，所以对底层角柱和短边中柱失效时，剩余结构的内力变化和动力响应的影响区域进行研究。(3)利用直接施加爆炸载荷法，引入失效准则，将该空间钢框架结构底层角柱消除，分析柱失效前后剩余各构件的内力变化情况和动力响应的影响区域。(4)对比利用两种方法分析结构底层角柱失效时，结构的位移响应、内力重分布和动力响应的影响区域有何异同。通过比较得出：撤柱前后，结构中内力的变化

6、趋势基本一致，但拆除构件法的模拟结果偏小。所以，如果结构构件失效是由于爆炸载荷作用引起的，应利用对结构直接施加爆炸载荷的方法进行分析，不建议采用拆除构件法对结构进行连续倒塌动力分析。关键词：钢框架结构，连续倒塌，非线性动力分析，拆除构件法，爆炸载荷山东建筑大学硕士学位论文ProgressiveCollapseDynamicResponseAnalysisofSteelFrameStructuresMaHuimin(ArchitecturalandCivilEngineering)DirectedbyXiFengA

7、BSTRACTInrecentyear,withtherapiddevelopmentofthecivilengineeringconstructionindustry，steelstructurehasbeenmorewidelyused．Currently，thedesignofthesteelstructuralsysteminthenormalloadshasbeenquiteperfect．However,progressivecollapsebehaviorcausedbyaccidentalload

8、s(fire，crash，explosion，etc．)stillexistmanydetailworthexplored．Asweallknow,theprogressivecollapseofthestructurewillusuallycausemoreseriousconsequences，poseathreattopeople’Slivesandproperty