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1 篇 学位论文

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1 篇 工学
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主题

1 篇 钢管混凝土框架结...
1 篇 连续倒塌
1 篇 不确定性参数
1 篇 参数灵敏度分析
1 篇 结构易损性分析
1 篇 节点组件法建模

机构

1 篇 兰州理工大学

作者

1 篇 金晨涛

语言

1 篇 中文

检索条件"主题词=节点组件法建模"

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详细简洁

排序：

考虑不确定性参数影响的钢管混凝土框架抗倒塌易损性及灵敏度分析

考虑不确定性参数影响的钢管混凝土框架抗倒塌易损性及灵敏度分析

引用

作者：金晨涛兰州理工大学

学位级别：硕士

钢管混凝土(CFST)框架结构以其自身承载力高、延性好、抗震性强、施工性能佳、防火性能好等优点,已广泛应用于我国高层建筑结构中。近年来无论是国内还是国际,建筑结构在抵抗连续倒塌方面的性能受到了越来越多的重视。尽管目前针对建筑... 详细信息

钢管混凝土(CFST)框架结构以其自身承载力高、延性好、抗震性强、施工性能佳、防火性能好等优点,已广泛应用于我国高层建筑结构中。近年来无论是国内还是国际,建筑结构在抵抗连续倒塌方面的性能受到了越来越多的重视。尽管目前针对建筑结构在抗倒塌方面的特性已有不少研究,但这些研究大多数采用的是确定性分析方法,并且主要集中于考察在静力作用下移除构件的情况。但是实际情况中结构往往会由于设计失误、施工误差、荷载变化、材料变异性等不确定性因素导致结构荷载大小、几何参数和材料属性发生不确定性变化。目前已有部分研究人员考虑到不确定性参数对结构抗倒塌能力的影响,采用概率统计的方法来分析不确定性参数可能造成的影响,例如开展结构竖向连续倒塌易损性分析、结构不确定性参数灵敏度分析等。然而这些研究均只针对于RC结构,少数针对于钢结构,对于CFST结构的不确定性参数易损性及灵敏度分析还未见报道。因此本文将开展对CFST平面框架结构和空间框架结构相关不确定性参数的易损性和灵敏度分析,结合改进拉丁超立方法和传统PDA/IDA分析方法成为不确定性分析方法,探究不确定性参数变化对结构抗连续倒塌能力的影响规律,对常见的不确定性参数开展龙卷风图分析以探究各参数对结构整体抗力的影响大小及占比,同时为提高计算精度和考虑节点连接处细部构造,利用组件法对CFST框架进行建模分析,并与传统方法进行对比。本文主要研究内容如下: (1)开展CFST平面框架结构和空间框架结构的不确定性参数分析有限元模拟。考虑荷载大小、几何参数和材料属性选择十余种CFST结构中常见不确定性参数,利用拉丁超立方抽样技术及改进方法抽取足够数量的CFST框架结构随机样本,将该方法与传统的IDA/PDA分析相结合成为CFST结构不确定性分析方法。得到各个样本的荷载-位移曲线和抗连续倒塌能力值。通过观察样本抗连续倒塌能力值,发现采用正态累计分布函数可以较好地拟合该类结构的抗连续倒塌能力值,采用此方法可以快速实现对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌能力的评估。 (2)采用ABAQUS有限元分析软件,通过合理使用i Fiber LUT子程序,实现对CFST平面框架结构和空间框架结构的精准建模。考虑到不同失效柱平面位置、不同失效柱所在楼层的影响,对框架结构开展了易损性分析。结果表明,同样条件时,移除边柱后结构倒塌概率较移除中柱大幅提高,幅度约为45%～66%;拆除边柱后结构受不确定性参数变化的影响更为敏感;考虑不确定性参数变异性对结构抗倒塌能力的作用,柱子在水平方向(同一楼层)的失效位置的影响远大于在竖直方向(不同楼层)的影响。 (3)不确定性参数的变化可能会对结构承载能力和位移能力产生显著影响,为探究结构对参数改变的敏感程度,采用龙卷风图方法描述CFST框架结构整体可变性中的风险敏感性。结果表明:所选不确定性参数中,荷载大小、跨度、钢材屈服强度和梁高为影响CFST框架结构抗倒塌性能的关键参数。为克服龙卷风图分析时存在的局限性,提出了不确定性参数敏感值,通过计算不确定性参数敏感值可以快速评估不确定性参数对某一类结构抗倒塌能力影响的占比与排序。 (4)一般开展框架结构分析往往采用传统梁单元方法,简化了框架节点处的连接关系,无法准确模拟出结构倒塌破坏前期出现的压拱效应。为考虑CFST框架节点对整体结构抗倒塌能力的作用,采用节点组件法对传统梁单元建模进行改进,同时也可以更好地考虑到框架细部构造相关不确定性参数。结果表明:采用节点组件法可以更好地模拟出框架倒塌时的压拱效应,较传统方法更接近真实试验情况;不确定性参数数量和种类的改变会显著影响结构易损性曲线的形状和离散程度;考虑节点细部不确定性参数,发现对结构抗倒塌能力影响最大的参数为钢梁高度,而腹板厚度、翼缘厚度、钢梁宽度对结构的影响程度较为接近,其他参数的影响较小可以忽略。

关键词：钢管混凝土框架结构连续倒塌不确定性参数结构易损性分析参数灵敏度分析节点组件法建模

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