钢筋混凝土框架柱突然失效试验研究

【摘要】近几十年,随着工程技术水平的不断提高,建筑结构向大型化、复杂化方向发展。与此同时,结构安全性要求也不断提高。自从“9.11”事件之后,结构的抗连续倒塌研究日益引起人们重视。在工程结构漫长的使用寿命里,可能遭遇各种偶然突发灾害事件(偶然作用),如爆炸、冲击、火灾等,不可避免地会导致结构局部破坏或损伤,如果剩余结构不能有效地承担结构初始破坏和损伤造成的不平衡荷载或内力变化,剩余结构就会进一步发生破坏,这种破坏可能引起多米诺骨牌式的连锁反应,导致破坏在结构系统内不断发展,从而造成结构的大范围内严重破坏甚至整个结构的倒塌,也就是连续性倒塌。本文在“985”工程专项经费(编号：531106004003)、“千人计划”专项经费(编号：531106004009)、教育部“建筑安全与节能”重点试验室的资助下进行了大比例框架的竖向构件突然失效倒塌试验研究工作,并结合有限元和数值分析的方法进行专项研究,主要研究内容如下：1.在大比例结构抗连续倒塌试验中,利用氢气冲击炮实现了竖向构件快速失效,该方法设备简单,安全可靠,对试验数据的采集干扰小,并通过试验验证了这个方法的可行性。2.对试验构件的拆除顺序和位置、试验构件的拆除方法、试验的加载方法以及试验数据的采集方法进行了专项研究,以保证试验取得预期的成果。3.为研究框架结构在边柱、中柱突然失效瞬间结构的动力反应、内力重分布和破坏形态,进行了1/2比例三层三跨钢筋混凝土框架的倒塌试验。通过研究破坏瞬间结构的位移反应、加速度反应、钢筋应变和裂缝分布情况,揭示了结构在竖向构件失效时的抗倒塌性能。试验结果表明按照抗震规范进行设计的框架结构在底层单个边柱或单个中柱突然失效时具有较好的抗连续倒塌性能；在底层两个边柱突然失效时将产生较大的变形,结构产生严重破坏,并导致局部倒塌。同时试验发现结构的后期变形在倒塌过程中具有重要意义。4.采用SAP2000有限元程序进行了线性动力分析,对结构在试验瞬间的受力状态进行了模拟,分析结果与试验结果吻合良好；同时采用SAP2000有限元程序进行了非线性静力分析,用于分析结构在竖向构件失效后塑性铰产生的顺序,从而揭示结构内力变化的过程；并根据悬链效应计算出了结构的极限荷载。5.通过数值分析与试验相结合的方法重点研究了结构在竖向构件失效时产生的动力效应问题,研究表明因结构材料在快速荷载作用下强度提高、变形滞后的原因,动力效应对结构的影响并不显著。6、根据试验过程中观测到的结构变形和试验现象,阐述了结构在竖向构件突然失效后的倒塌过程,并将倒塌过程分为四个阶段,对各个阶段结构变形特点、内力变化规律进行了细致的分析。7、总结了各次试验中出现的裂缝分布规律、结构薄弱部位并相应提出了抗连续倒塌设计建议,用于指导抗连续倒塌设计工作。
【作者】李凤武；
【导师】肖岩；
【作者基本信息】湖南大学，结构工程，2014，博士
【关键词】连续倒塌；试验研究；动力效应；突然失效；数值分析；悬链效应；

【参考文献】
[1]李金星.中国高额外汇储备的风险及防范机制研究[D].山东财经大学,金融学,2012,硕士.
[2]杨双燕.光束的矢量性表征及其应用[D].上海大学,无线电物理,2014,博士.
[3]侯星宇.财政分权下地方政府“土地财政”困境及出路[D].云南财经大学,财政学,2014,硕士.
[4]李永.模糊决策树系统的设计与实现[D].河北大学,2004.
[5]刘雪晴.北京、武汉、重庆三地肥胖学生校内课外体育活动现状与对策研究[D].首都体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[6]邵振.评价理论视角下中美报纸对棱镜门事件报道的人际意义比较研究[D].兰州理工大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[7]朱晶松.徐州及洪洞、洛阳、郑州、金乡方言的比较研究[D].广西大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[8]王晓培.对中国行为艺术的省思[D].沈阳师范大学,美术学,2013,硕士.
[9]王菲.基于三轴压缩试验的岩石统计损伤本构模型研究[D].清华大学,水利工程,2013,硕士.
[10]赵鑫.基于模糊层次分析法的邮轮公司供应链研究[D].大连海事大学,工商管理,2014,硕士.
[11]郑启明.基于支持向量机的上市银行成长性研究[D].南京财经大学,会计学,2011,硕士.
[12]周涛.微小型无人直升机简化模型及控制系统研究[D].浙江大学,2006.
[13]黄伟.对网络外部性的研究及其在商业策略中的应用[D].西北工业大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[14]张冬萍.信息集成促进勘探开发一体化[J].数字化工,2003,09:25-26.
[15]丰伟.海军技术兵种辅助管理信息系统[J].舰船电子工程,2001,04:38-42.
[16]冯新平.挖掘教材隐性知识完善化学知识结构[J].数理化学习(高中版),2005,Z1:90-92.
[17]郑芳芳.树脂吸附去除水中抗生素的行为与机理[D].南京师范大学,环境科学,2012,硕士.
[18]卢冰原.基于Rough集理论的GIS智能决策咨询系统的研究与设计[D].安徽大学,2002.
[19]畅会珏.中国银行证券混业经营制度变迁研究[D].华东师范大学,金融学,2002,硕士.
[20]尹东明.烧绿石（A_2Ti_2O_7）结构陶瓷材料的辐照效应研究[D].厦门大学,核科学与工程,2014,硕士.
[21]刘雪.华中地区农业院校硕士研究生自主创业倾向研究[D].河南农业大学,企业管理,2012,硕士.
[22]凌利.基于视频的公交车辆检测技术研究[D].北方工业大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[23]郑伟东.江苏省体育强镇扬州市杭集镇群众体育的调查研究[D].扬州大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[24]邸海彬.BGA封装结构振动载荷下的实验研究和数值模拟[D].东北大学,固体力学,2010,硕士.
[25]王玺.脐带血间充质干细胞诱导分化为类许旺细胞修复大鼠坐骨神经损伤的实验研究[D].蚌埠医学院,外科学,2013,硕士.
[26]余远宾.房屋租凭市场规范化管理探究[D].兰州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]甄晓慧.BRB在双层柱面网壳结构中的减震分析[D].河北工程大学,结构工程,2012,硕士.
[28]马兴法,郑静,贺笑春,高明军,李光.氧化石墨烯/聚苯胺纳米复合材料的制备、表征及其潜在应用[A].中国材料研究学会.2011中国材料研讨会论文摘要集[C].中国材料研究学会:,2011:1.
[29]刘光鼎.发刊词[J].海洋地质研究.1981(01)
[30]张伟.大规模风电并网条件下电力系统有功调度研究[D].东北电力大学,电气工程,2013,硕士.
[31]洪钰竺.自闭症大鼠前额叶皮层缝隙连接相关蛋白的表达及针刺长强穴的干预作用[D].福建中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[32]曹晓燕.新公共管理理论视角下我国政府对非物质文化遗产保护机制的研究[D].长春工业大学,行政管理,2013,硕士.
[33]陈世亮.论我国网络伦理缺失的法律规制[D].河北经贸大学,法学理论,2013,硕士.
[34]高家明.云南省直机关中层领导干部竞争上岗问题研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[35]马临科.冠心宁注射液质量评价及标准研究[D].浙江大学,药学,2013,硕士.
[36]蒋葛利.马尔科夫跳变时滞神经网络稳定性分析与状态估计[D].杭州电子科技大学,控制工程,2014,硕士.
[37]郭世红.从斯坦纳的翻译阐释观看译者主体性在斯奈德寒山诗英译本中的体现[D].杭州电子科技大学,英语语言文学,2014,硕士.
[38]赵阳.我国未成年人刑事司法制度完善研究[D].南昌大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[39]贾常艳.大力支持光储微网技术促分布式光伏发电顺利前行——专访浙江工业大学分布式能源与微网研究所副所长潘国兵[J].电器工业,2014,06:32-33.
[40]韩永林.中国细足猎蝽亚科昆虫分类（异翅亚目：猎蝽科）[D].中国农业大学,农业昆虫与害虫防治,2004,硕士.
[41]杨未强,侯静,张斌,宋锐,刘泽金.2μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器[J].强激光与粒子束,2012,07:1515-1516.
[42]林俊.江西省山洪预警系统分析与设计[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.
[43]于越.自卑流动儿童自信心培养小组计划书[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[44]阳静.基础音乐课程改革中的教师角色转换[D].湖南师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[45]杨栋林.西安软件产业集群竞争力研究[D].西北大学,产业经济学,2013,硕士.
[46]阎艳.徐州市城市化水文效应的研究[D].中国矿业大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[47]吴斌.基于应变能敏感度的树状结构形态创构研究[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2013,硕士.
[48]江伟涛.近代江南的城镇化水平研究[D].复旦大学,历史地理学,2013,博士.
[49]王少骏.西班牙中小学汉语教材对比分析及教材编写建议[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[50]蒋凯丽.历史规律的主体性质[D].东北师范大学,马克思主义哲学,2012,硕士.