基于連續(xù)倒塌工況的組合樓板受力分析.pdf

1、當(dāng)今世界爆炸、碰撞、恐怖襲擊頻發(fā)，多次引發(fā)了結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌，帶來了人員的慘重傷亡和經(jīng)濟(jì)的巨大損失，因此對于結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計提出了更高要求。但是，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌研究主要集中在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)與鋼框架結(jié)構(gòu)上，對于組合結(jié)構(gòu)特別是組合鋼梁及組合樓板在連續(xù)倒塌過程中的受力特性的研究還不完善。進(jìn)行結(jié)構(gòu)如何有效抵抗連續(xù)倒塌的研究具有重大的實際意義，本文將詳細(xì)推導(dǎo)并驗證組合樓板在結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌全過程中的受力情況。
　　首先，推導(dǎo)了適用于連續(xù)倒

2、塌工況的彈性微分方程和邊界條件，并求出了相應(yīng)的廣義位移解。以一棟5層鋼管混凝土框架組合結(jié)構(gòu)為研究對象，采用抽柱法，建立了拆除角柱、邊柱、內(nèi)柱的三種工況下的受力模型，將結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌過程劃分為三個階段，包括彈性變形階段、非線性變形階段和懸鏈線階段，對各階段分別進(jìn)行了不同工況下的受力分析。
　　針對連續(xù)倒塌的彈性變形階段，運(yùn)用功的互等定理，在實際系統(tǒng)和基本系統(tǒng)之間建立梁和板的撓度方程、邊界值方程，列出局部結(jié)構(gòu)的能量守恒方程，從而得到了以

3、位移—應(yīng)力為混合變量的三角函數(shù)和三角—雙曲混合函數(shù)表達(dá)式。通過對混合變量取變分，得到了關(guān)于結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的一系列問題的解。在Matlab仿真軟件上求解方程的數(shù)值解，并與有限元軟件Sap2000的模擬結(jié)果對比，驗證了本文提出方程的理論正確性。
　　針對連續(xù)倒塌的非線性變形階段，引入了大撓度理論，推導(dǎo)出適用于連續(xù)倒塌工況的傅里葉級數(shù)解,并結(jié)合功的互等定理，給出了局部結(jié)構(gòu)的能量守恒方程，推導(dǎo)出以位移—應(yīng)力為混合變量的方程組。再對混合變量取

4、變分，解得了連續(xù)倒塌問題的一系列解。同理，在Matlab仿真平臺上獲得數(shù)值解，并和有限元軟件Sap2000的模擬結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗證了本文所得方程的理論嚴(yán)謹(jǐn)性。
　　基于懸鏈線階段組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造的受力特性，建立了組合樓板的雙向受拉模型，推導(dǎo)了組合樓板在懸鏈線階段的承載力計算方法，通過有限元分析軟件分別對考慮板和不考慮板的框架進(jìn)行連續(xù)倒塌分析，驗證了計算方法的準(zhǔn)確性，探討樓板對極限承載力、失效點動態(tài)反應(yīng)的振幅和周期的影響，揭示了樓板