受损钢框架结构受力性能研究

【摘要】在既有钢结构中,有很多结构在偶遇较大荷载以后局部产生破坏,而构件或整体大部分并没有到达其极限强度,且没发生整体失稳。为兼顾经济效益以及安全性能,应该对局部受损的钢结构进行整体力学性能分析,考虑其是否满足使用要求。本文主要研究局部受损结构的二次加载力学性能发生变化时对结构整体性能的影响。参照经典损伤力学中考虑弹性模量下降的损伤评估方法,对受损钢框架结构进行了材料层次、截面层次、构件层次、以及结构层次四个层面的分析。1、材料层次的损伤力学性能研究：首先通过试验研究进行材料层次的损伤分析。确定不同损伤情况下Q235钢材的弹性模量下降程度,对下降趋势以及规律进行分析,并提出受损钢材弹性模量计算方法,用以修正受损钢材的本构关系。2、截面层次的损伤力学性能研究：以钢结构常用的工字钢截面为例,进行了截面层次的损伤分析。定义无损高度比K,并以此为依据对不同损伤程度的截面进行分类,推导不同损伤类型的截面平均弹性模量计算方法,并根据刚度退化准则定义截面损伤指标D。分析损伤指标D与无损高度K的关系,绘制D-K曲线。3、构件层次的损伤力学性能研究：对局部受损的构件进行了构件层次的损伤分析。将受损节点假设为能承担一定弯矩并产生相应转角变形的转动弹簧模型,用以模拟受损微段的弯矩-转角关系。推导受损微段的转动刚度R含损伤指标D的计算式。4、结构层次的损伤力学性能研究：将节点损伤模型带入钢框架体系中,对节点损伤的钢框架进行力学性能分析。采用FORTRAN语言对结构体系的损伤分析方法编制成固定程序,增加本文分析方法的通用性。采用本文编制的程序针对受损钢框架模型算例进行了计算,并与无损结构进行对比,分析内力以及变形的变化规律。以层间位移值为例,在该算例对比中模型在无损时的层间位移是满足规范要求的,但部分节点受损后,施加与原结构相同的荷载导致了在部分楼层发生层间位移超限的情况。
【作者】杨雨薇；
【导师】胡习兵；
【作者基本信息】中南林业科技大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】钢结构；损伤；弹性模量；转动刚度；

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