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当今世界爆炸、碰撞、恐怖袭击频发,多次引发了结构的连续性倒塌,带来了人员的惨重伤亡和经济的巨大损失,因此对于结构的安全设计提出了更高要求。但是,当前的结构连续倒塌研究主要集中在钢筋混凝土框架结构与钢框架结构上,对于组合结构特别是组合钢梁及组合楼板在连续倒塌过程中的受力特性的研究还不完善。进行结构如何有效抵抗连续倒塌的研究具有重大的实际意义,本文将详细推导并验证组合楼板在结构连续倒塌全过程中的受力情况。 首先,推导了适用于连续倒塌工况的弹性微分方程和边界条件,并求出了相应的广义位移解。以一栋5层钢管混凝土框架组合结构为研究对象,采用抽柱法,建立了拆除角柱、边柱、内柱的三种工况下的受力模型,将结构连续倒塌过程划分为三个阶段,包括弹性变形阶段、非线性变形阶段和悬链线阶段,对各阶段分别进行了不同工况下的受力分析。 针对连续倒塌的弹性变形阶段,运用功的互等定理,在实际系统和基本系统之间建立梁和板的挠度方程、边界值方程,列出局部结构的能量守恒方程,从而得到了以位移—应力为混合变量的三角函数和三角—双曲混合函数表达式。通过对混合变量取变分,得到了关于结构连续倒塌的一系列问题的解。在Matlab仿真软件上求解方程的数值解,并与有限元软件Sap2000的模拟结果对比,验证了本文提出方程的理论正确性。 针对连续倒塌的非线性变形阶段,引入了大挠度理论,推导出适用于连续倒塌工况的傅里叶级数解,并结合功的互等定理,给出了局部结构的能量守恒方程,推导出以位移—应力为混合变量的方程组。再对混合变量取变分,解得了连续倒塌问题的一系列解。同理,在Matlab仿真平台上获得数值解,并和有限元软件Sap2000的模拟结果进行比较,从而验证了本文所得方程的理论严谨性。 基于悬链线阶段组合结构构造的受力特性,建立了组合楼板的双向受拉模型,推导了组合楼板在悬链线阶段的承载力计算方法,通过有限元分析软件分别对考虑板和不考虑板的框架进行连续倒塌分析,验证了计算方法的准确性,探讨楼板对极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响,揭示了楼板能有效的提高结构抗连续倒塌性能。 本文所采用的分析方法具有一定的参考应用价值,深刻揭示了组合楼板在结构连续倒塌过程中的机理和作用。