考虑组合楼板效应的钢框架结构连续倒塌分析及评估方法研究.docx

《考虑组合楼板效应的钢框架结构连续倒塌分析及评估方法研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、考虑组合楼板效应的钢框架结构连续倒塌分析及评估方法研究随着我国建筑行业的迅猛发展,钢框架结构体系已被广泛应用于多、高层民用建筑。由于压型钢板组合楼板具有施工方便、刚度大、组合作用良好等优点,其成为钢框架结构中的首选方案,得到广泛的应用。目前针对组合楼板对框架结构的静力和动力响应的影响,国内外已经开展了大量的研究,形成了相应的设计规范。然而对于压型钢板组合楼板对钢框架结构抗连续倒塌影响方面的研究,还比较少,特别是对于目前新兴的闭口截面压型钢板组合楼面的相关研究,目前尚未见报道。本文以闭口型压型钢板混凝土组合楼板钢框架

2、结构为研究对象,对考虑组合楼板作用的钢框架结构抗连续倒塌性能开展以下几方面的研究:(1)考虑材料的损伤(混凝土的拉压塑性损伤、钢材的延性损伤)以及组合楼板中各组件之间的接触行为(钢板与混凝土和钢梁、混凝土与栓钉等),采用有限元软件ABAQUS建立了压型钢板组合钢框架结构壳-实体有限元模型。基于国内外已有的压型钢板组合楼板试验数据,对该模型的准确性进行了验证。采用该有限元模型,对梁板子结构的抗连续倒塌性能进行了参数化分析,分别选取角柱、边柱和内部中柱的失效工况,建立了36组梁板子结构壳-实体有限元模型,揭示了抗连续倒

3、塌受力机理,分析了各部件在倒塌过程中的抗力机制(梁的抗弯机制和悬链线机制、压型钢板和下部受拉钢筋的拉膜效应等),确定了影响组合楼板钢框架结构抗连续倒塌性能的影响幅度以及关键影响参数。基于极限状态下材料的特性、几何关系和平衡关系,推导了压型钢板组合楼板钢框架梁板子结构的极限承载能力计算表达式,并与本文有限元分析结果进行对比,模型的平均误差为13.4%,具有一定精度。(2)为提高组合楼板钢框架结构抗连续倒塌分析效率,基于开口型压型钢板组合楼板简化模型,结合闭口型压型钢板组合楼板受力特点,建立了闭口型压型钢板组合楼板结构

4、抗连续倒塌分析的简化模型,将组合楼板简化为“纵横梁单元+交叉杆单元”。采用ABAQUS和OpenSEES建立了简化杆系分析模型,并将结果与壳-实体有限元模型的计算结果对比,两者结果相近,极限承载力的平均差别为11%,简化模型具有一定精度。(3)采用Pushdown非线性分析方法,考虑了结构初始破坏位置的不确定和材料参数的不确定性,选用重要性抽样和分层拉丁超立方采样技术,结合Matlab中标准模型工具箱MBC进行评估模型抽样设计,形成100组分析样本模型。基于对数正态分布模式,给出了结构抗连续倒塌能力提高系数K与梁柱

5、塑性转角θ的结构倒塌超越概率函数。以梁柱塑性转角θ作为结构性能指标,采用DoD2016和FEMA356中以梁柱塑性转角θ对结构破坏程度的划分标准,分别提取结构的各个性能水平的超越概率,绘制各种工况下结构的倒塌易损性曲线,以此来评估压型钢板组合楼板钢框架结构的抗连续倒塌的失效概率,形成了压型钢板组合楼板钢框架结构抗连续倒塌评估流程,对该类结构的倒塌评估也具有一定的参考价值。