強震作用下鋼筋混凝土框架連續(xù)倒塌過程中的碰撞研究.pdf

1、我國現(xiàn)行抗震設計規(guī)范針對“大震不倒”的抗震設計原則要求結構在罕遇地震作用下仍能保持整體穩(wěn)定和保障建筑物內人員生命安全。在具體設計實踐中，這一原則是通過驗算薄弱層的彈塑性變形來實現(xiàn)。然而過于粗略的彈塑性變形限值掩蓋了實際構件在強震作用下的復雜力學行為，同時未能就結構的實際臨界倒塌狀態(tài)給出清晰的界定。建立更加科學合理的抗連續(xù)倒塌設計方法的關鍵在于能夠對結構在強震作用下經歷的全過程力學行為給出準確合理的描述，尤其是接觸碰撞分析這類核心和難點問

2、題。
　　本文以力學分析和概念建模為主要研究手段，將連續(xù)倒塌分析與結構碰撞分析緊密結合，旨在揭示因結構碰撞而引發(fā)的整體連續(xù)倒塌過程，建立鋼筋混凝土框架連續(xù)倒塌過程中的碰撞機理，為實現(xiàn)OpenSees分析軟件的碰撞模擬及后處理提供理論支撐。
　　(1)對強震作用下鋼筋混凝土框架中的節(jié)點和構件失效機理和內力重分布機制進行分析，揭示結構因坍塌發(fā)生沖擊碰撞而引起的整體連續(xù)倒塌過程，分析鋼筋混凝土框架柱在強震作用下發(fā)生側移和縮短之后通

3、過框架的空腹效應和梁的懸鏈線效應進行荷載重分布的過程、P-Delta效應對框架柱的影響以及上部結構對下部結構的沖擊效應。
　　(2)選取Hertz-damp碰撞模型對結構連續(xù)倒塌過程中的地震落梁碰撞進行接觸碰撞力學建模，建立了主動碰撞體與被動碰撞體的運動微分方程，主要包括:描述失效構件端部脫離時的初始運動狀態(tài);描述失效構件脫離主體結構后的運動軌跡;對失效構件與受碰撞構件間的接觸碰撞問題進行建模。
　　(3)對框架結構的柱鉸落

4、層碰撞行為、整體坐層碰撞行為、邊跨坍塌碰撞行為和中間跨落層碰撞行為進行分析討論，將柱鉸落層碰撞和整體坐層碰撞簡化為兩彈性質量球之間的對心碰撞，將邊跨坍塌碰撞簡化為彈性質量球橫向碰撞在梁上的模型，并根據(jù)中間跨失效情況將中間跨坍塌碰撞簡化成兩彈性質量球之間的碰撞或者彈性質量球橫向碰撞在梁上的模型，并確定初始碰撞狀態(tài)，包括初始碰撞速度、碰撞點的位置和碰撞質量影響系數(shù)，建立地震落層碰撞的力學模型，接著就可以采用Duhamel積分表示主動碰撞體與