连续倒塌中基于组件节点模型的钢框架动力性能研究

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国外许多建筑结构设计规范把连续倒塌视为严重的破坏形式,并做出规定对结构进行防止连续倒塌的评估和设计。我国对连续性倒塌的研究起步较国外晚,相应的规范条文不多,且对这方面有模糊的规定而没有具体的验算要求。偶然荷载引起的连续倒塌有明显的动力效应,国外的规定如美国总务部(GSA)和国防部(DoD)规定用线性静力方法对荷载取2.0的增大系数以考虑动力效应。DoD也有推荐荷载乘以动力增大系数DIF进行非线性静力设计,此处DIF不再是恒定值2,而随着允许变形的增大而递减。越来越多的研究发现用增大系数法进行线性设计与非线性动力分析结果存在着差距。而DoD推荐的非线性静力设计法,思路可取,但DIF的取值存在问题。鉴于此,本文采用改变路径法(Altermate Path Method)对平面钢框架在拆除中柱方案下,使用组件模型(Component-based Model)模拟节点,以研究钢框架的动力性能。笔者用有限元模拟的组件模型在突然拆除中柱方案下的动力反应与实验结果进行对比,差距甚小,验证该法的可靠性。进而用组件模型对两种常用连接方式(腹板角钢连接、腹板及上下翼缘角钢连接)的双跨框架梁在突加重力荷载下的动力反应进行了模拟研究,并与单调静载下的反应进行对比得到动力增大系数DIF。将本文的DIF与Izzuddin简化方法计算的DIF及DoD规定的DIF进行对比,发现本文与Izzuddin简化方法吻合较好,而DoD规定不够安全。由于使用有限元分析不便于工程设计,所以本文推荐使用Izzuddin简化方法进行抗连续倒塌设计。最后,笔者对本文分析所涉及的抗连续倒塌的动力效应做出结论,以及对后续研究的建议。
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