论文部分内容阅读
自美国发生9.11恐怖袭击事件以来,爆炸荷载作用下民用建筑结构的连续倒塌问题引起了世界范围内工程界的极大关注。结构连续倒塌具有发生时间短、破坏规模大、造成生命财产损失严重等特点,是当前结构抗爆设计研究的重点。本文以非线性静力和动力两种分析理论方法为基础,采用LS-DYNA软件,对平面和空间钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载作用下局部构件破坏后的倒塌进行了数值模拟。主要研究工作如下:(1)建立了结构底层边柱或中柱破坏的平面框架模型,应用非线性静力和动力分析方法对柱破坏后的结构倒塌进行模拟,从结构塑性发展、节点速度位移变化全面认识结构倒塌响应过程,分析结构的连续倒塌原因和不同位置的柱破坏对整体倒塌的敏感性。(2)建立底层边柱或中柱破坏的简单空间框架模型,采用非线性动力分析方法模拟考虑空间效应时结构整体倒塌,分析不同位置的柱破坏对整体结构倒塌的敏感性,比较空间框架与平面框架的倒塌特点。(3)基于连续倒塌模拟分析的结果,结合现有方法和技术,对防止结构发生连续倒塌的可能措施进行了初探,并通过数值模拟验证了防倒塌措施的有效性。通过以上模拟分析,得到如下结论:(1)钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下底层柱破坏后的连续倒塌主要是由于破坏跨失去竖向直接传力路径,产生大位移,并通过连接构件传力到剩余结构上,使相邻结构的底层柱节点产生很大转角和侧移,上部结构P -Δ效应增强引起的。(2)中柱破坏对结构整体的倒塌敏感性强于边柱破坏,加强中柱的防护保证其在爆炸荷载作用时的生存能力有重要意义。(3)非线性静力分析由于没有考虑柱破坏后结构荷载的重分布,未反映出结构动态倒塌特征,适用于动力响应易判别的结构分析。(4)采用整体式钢筋混凝土材料,模拟的结构倒塌过程中梁、板构件悬链效应在限制破坏跨的倒塌中表现的不明显,可以尝试采用分离式钢筋混凝土材料。(5)现有的理论方法和加固技术应用于钢筋混凝土构件和结构的加固具有良好抗爆和抗连续倒塌效果,尤其是依据抗震设计的框架结构。