框架结构的连续性倒塌研究

论文摘要

随着恐怖主义的蔓延和地区冲突的加重,恐怖爆炸活动已成为危害国家安全和社会稳定的一个重要因素,并且对建筑结构造成严重破坏,因此如何防止建筑结构发生连续性倒塌,是建筑师面临的重要问题。这一问题受到了世界各国研究人员的广泛关注,但在我国关于此方面的研究还相对落后。本文回顾结构连续性倒塌的研究现状,并对国外抵抗建筑物发生连续性倒塌的有关设计规范做了总结,针对目前的不足,采用了有限元方法结合ANSYS软件对框架建筑物进行了抗连续性倒塌分析。本文主要进行了以下几方面的工作:一、由于地震作用下结构的破坏模式不同于爆炸作用下的破坏模式,抗震设计不能完全代替抗倒塌设计。因此基于国外已有的抵抗建筑物发生连续性倒塌的有关设计规范,总结出了结构抗连续倒塌的设计方法:概念设计法、拉结强度法、备用荷载路经法、局部抵抗特殊偶然荷载作用法。并对以上几种分析方法进行比较,指出备用荷载路径法能较真实的模拟结构的倒塌过程,较好的评价结构抗连续倒塌的能力。二、基于钢筋混凝土有限元理论,建立了合理的框架结构有限元模型,应用有限元软件ANSYS对其进行了数值模拟分析,研究了关键部位在受到破坏时对框架结构影响,取得了有一定参考价值的相关结论。三、从防止局部破坏、设置合理结构体系和构件设计三方面考虑控制结构连续倒塌,提出了提高结构抗连续倒塌能力的措施。最后对本文工作进行总结,归纳出了本文的主要结论,给出了今后值得进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 第一次高潮
• 1.3.2 第二次高潮
• 1.3.3 第三次高潮
• 1.4 研究内容
• 第二章 结构抗连续倒塌能力分析方法
• 2.1 国外有关抵抗连续性倒塌设计方法
• 2.1.1 英国规范规程
• 2.1.2 欧洲Eurocode 1
• 2.1.3 美国公共事务管理局GSA
• 2.1.4 美国国防部DoD2005
• 2.1.5 ASCE 设计方法
• 2.2 各国结构抗连续倒塌分析方法总结与对比
• 2.2.1 概念设计法
• 2.2.2 拉结强度法
• 2.2.3 备用荷载路经法
• 2.2.4 局部抵抗特殊偶然荷载作用法
• 2.2.5 小结
• 2.3 本文的分析方法
• 2.3.1 可能失效部位的考虑
• 2.3.2 荷载取值
• 2.3.3 破坏准则
• 2.3.4 结构允许的倒塌范围
• 2.3.5 本文分析流程
• 2.4 建筑结构抗力计算
• 2.4.1 矩形截面钢筋混凝土构件的弯曲强度
• 2.4.2 斜截面受剪承载力计算公式
• 第三章钢筋混凝土框架结构有限元模型
• 3.1 有限元法的基本原理
• 3.2 钢筋混凝土结构有限元模型
• 3.2.1 钢筋混凝土框架结构体系的特点
• 3.2.2 问题假设
• 3.2.3 钢筋混凝土结构有限元模型
• 3.2.4 单元介绍
• 3.3 框架结构连续性倒塌分析在ANSYS 中的实现
• 第四章 框架结构连续性倒塌分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 框架结构有限元模型的建立
• 4.3 框架结构连续性倒塌分析
• 4.3.1 框架结构外围长边靠中央的一根柱失效
• 4.3.2 框架结构外围转角处的一根柱失效
• 4.3.3 框架结构外围短边靠中央的一根柱失效
• 4.3.4 建筑物内部的一根柱失效
• 4.4 小结
• 第五章 提高结构抗连续性倒塌能力的措施
• 5.1 防止结构发生局部破坏
• 5.2 合理的结构体系
• 5.3 构件设计
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果