【摘要】：偶然性荷載的作用可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中某些承重構(gòu)件發(fā)生破壞進而引發(fā)結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌,造成很嚴重的生命財產(chǎn)損失并產(chǎn)生惡劣的社會影響。因此越來越多的研究人員開始關(guān)注結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)中豎向承重構(gòu)件失效后,原有的傳力路徑被破壞,剩余結(jié)構(gòu)通過節(jié)點和與失效柱相連的梁形成有效的拉結(jié)作用,對內(nèi)力重新分配,此時節(jié)點的性能對結(jié)構(gòu)拉結(jié)作用的發(fā)揮具有重要的影響。但大部分的節(jié)點試驗研究都基于單個構(gòu)件或者平面框架。而在實際結(jié)構(gòu)受力情況下,節(jié)點的性能對樓板等抗力機制均會產(chǎn)生影響。針對近幾年有部分學(xué)者進行三維整體結(jié)構(gòu)試驗多是采用中柱失效情況下的研究,本文將在邊柱失效的情況下,通過改變結(jié)構(gòu)的節(jié)點形式進行兩組鋼框架-組合樓板抗連續(xù)倒塌試驗研究,為以后有限元模擬與理論研究提供一定的試驗基礎(chǔ)。課題依托的科研項目:“鋼結(jié)構(gòu)體系的防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計理論及工程應(yīng)用”,中華人民共和國可以技術(shù)部項目(項目號:2016yfc070123)。具體包括以下三部分內(nèi)容:(1)進行兩組節(jié)點形式不同鋼框架-組合樓板邊柱失效工況下結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能試驗,將結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌過程分為小變形階段、過渡階段、大變形階段三個階段,并分析邊柱失效工況下三維整體結(jié)構(gòu)不同階段整體響應(yīng)與破壞模式。對比兩組節(jié)點形式不同的三維整體結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性,提出建筑設(shè)計的參考意見。(2)通過獲得的試驗數(shù)據(jù)進行整理分析,將結(jié)構(gòu)抗彎機制、懸鏈線機制、樓板薄膜機制量化分離,分析各機制貢獻情況。同時分析在邊柱失效工況下結(jié)構(gòu)在抗倒塌過程中內(nèi)力重分布狀態(tài)。節(jié)點的變形能力與轉(zhuǎn)動能力直接影響結(jié)構(gòu)的破壞形式與結(jié)構(gòu)延性強度與變形能力。所以選擇轉(zhuǎn)動能力與變形能力良好的節(jié)點,能夠使結(jié)構(gòu)發(fā)生延性破壞,在大變形階段仍能更好的承載,懸索機制也可以更好的發(fā)揮作用;同樣采用節(jié)點剛度好節(jié)點可以有效提高結(jié)構(gòu)極限承載力;若節(jié)點變形能力較差,像剪切板節(jié)點,會發(fā)生螺栓剪切斷裂造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)突然性的,毫無征兆的破壞,具有明顯的脆性破壞特征,因此實際工程應(yīng)給予考慮。本文建議實際工程中梁柱節(jié)點采用栓焊混合連接節(jié)點,次梁節(jié)點采用雙角鋼節(jié)點,結(jié)構(gòu)具有更好的抗連續(xù)倒塌性能。(3)采用Izzuddin簡化法計算邊柱失效工況下三維整體結(jié)構(gòu)動力反應(yīng),給出結(jié)構(gòu)建議動力放大系數(shù)值。并對比不同節(jié)點形式下三維樓板整體結(jié)構(gòu)動力響應(yīng),發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)小變形階段節(jié)點形式對動力放大系數(shù)的取值影響不大,在結(jié)構(gòu)大變形階段,抗力機制并沒有提高結(jié)構(gòu)抗動力響應(yīng)。因此本文建議栓焊混合連接節(jié)點-剪切板節(jié)點三維整體結(jié)構(gòu)基于力求得的動力放大系數(shù)按保守值取2.0,基于位移的動力放大系數(shù)建議取3.64,狗骨式節(jié)點-雙角鋼節(jié)點三維整體結(jié)構(gòu)基于力求得的動力放大系數(shù)按保守值取2.0,基于位移的動力放大系數(shù)建議取3.02。本文創(chuàng)新點如下:1)首次進行邊柱失效工況下栓焊混合連接、狗骨式、雙角鋼和剪切板節(jié)點形式對鋼框架-組合樓板三維整體結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能研究;2)首次對栓焊混合連接節(jié)點-剪切板節(jié)點三維整體結(jié)構(gòu)和狗骨式節(jié)點-雙角鋼節(jié)點三維整體結(jié)構(gòu)邊柱失效工況下給出動力放大系數(shù)估算值。
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文事件很大程度的引起了學(xué)者對結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌問題的關(guān)注。另一個具有里程碑意義的事件是 Alfred P.Murrah 辦公大樓倒塌事件[5]。1995 4 月 19 日，位于美國俄克拉荷馬城中心的 AlfredP.Murrah 聯(lián)邦政府辦公大樓遭恐怖襲擊。一輛裝滿燃油的卡車炸彈沖向大樓，引發(fā)爆炸。爆炸直接破壞了結(jié)構(gòu)層一根邊柱，與該邊柱相鄰兩根結(jié)構(gòu)柱也受到了嚴重的剪切破壞，并且該區(qū)域上的樓板也受到了不同程度的破壞。由于樓蓋拉結(jié)作用和底層柱支撐作用的嚴重弱導(dǎo)致承受雙跨荷載的底層轉(zhuǎn)換梁失效，進而導(dǎo)致該轉(zhuǎn)換梁上部支承的柱子也效，并進一步引起周圍結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌破壞，最終導(dǎo)致該建筑結(jié)構(gòu) 50%的面積塌，，如圖 1.2 所示。AlfredP.Murrah 辦公大樓倒塌事件讓更多的工程師學(xué)者意識連續(xù)倒塌在結(jié)構(gòu)安全問題上的嚴重性，并且有必要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時系統(tǒng)的進行抗續(xù)倒塌設(shè)計。隨后美國總務(wù)部（GSA）和國防部（DoD）分別頒布了 GSA 標準 DoD 標準專門用于建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌設(shè)計。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文事件很大程度的引起了學(xué)者對結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌問題的關(guān)注。另一個具有里程碑意義的事件是 Alfred P.Murrah 辦公大樓倒塌事件[5]。1995 4 月 19 日，位于美國俄克拉荷馬城中心的 AlfredP.Murrah 聯(lián)邦政府辦公大樓遭恐怖襲擊。一輛裝滿燃油的卡車炸彈沖向大樓，引發(fā)爆炸。爆炸直接破壞了結(jié)構(gòu)層一根邊柱，與該邊柱相鄰兩根結(jié)構(gòu)柱也受到了嚴重的剪切破壞，并且該區(qū)域上的樓板也受到了不同程度的破壞。由于樓蓋拉結(jié)作用和底層柱支撐作用的嚴重弱導(dǎo)致承受雙跨荷載的底層轉(zhuǎn)換梁失效，進而導(dǎo)致該轉(zhuǎn)換梁上部支承的柱子也效，并進一步引起周圍結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌破壞，最終導(dǎo)致該建筑結(jié)構(gòu) 50%的面積塌，如圖 1.2 所示。AlfredP.Murrah 辦公大樓倒塌事件讓更多的工程師學(xué)者意識連續(xù)倒塌在結(jié)構(gòu)安全問題上的嚴重性，并且有必要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時系統(tǒng)的進行抗續(xù)倒塌設(shè)計。隨后美國總務(wù)部（GSA）和國防部（DoD）分別頒布了 GSA 標準 DoD 標準專門用于建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌設(shè)計。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9;TU312.3

【參考文獻】

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本文編號：2626908