平面钢框架连续倒塌的受力状态分析

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1、硕士学位论文平面钢框架连续倒塌的受力状态分析STRUCTURALSTRESSINGSTATEANALYSISOFPLANESTEELFRAMEUNDERPROGRESSIVECOLLAPSESCENARIO李伟涛哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU398.9学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文平面钢框架连续倒塌的受力状态分析硕士研究生：李伟涛导师：周广春教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398.9U.D.C:

2、624ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringSTRUCTURALSTRESSINGSTATEANALYSISOFPLANESTEELFRAMEUNDERPROGRESSIVECOLLAPSESCENARIOCandidate：LiWeitaoSupervisor：Prof.ZhouGuangchunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDef

3、ence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要框架结构由于受到偶然荷载的作用，可能导致局部结构构件的损坏失效，致使结构发生与初始破坏不成比例的大范围毁坏，即结构连续倒塌。为了揭示结构在连续倒塌过程中的力学行为特征，挖掘客观物理规律，基于结构受力状态理论，本文进行了中间抽柱的平面钢框架连续倒塌行为的试验数据再建模和有限元模拟分析，并主要进行了以下工作：（1）利用广义应变能密度和值对结构的受力状态建模，引入M-K准则鉴别得到了结构受力状态

4、的突变特征荷载P，并将其特征化为结构悬链线效应阶段的起始荷载，从截面曲率、剪力、轴力、节点转角、截面平均应变等角度挖掘结构在这一阶段的力学行为特征。（2）通过对荷载P以后的结构总应变能密度变化曲线的特征段应用M-K准则，找到结构受力状态的第二个跳跃点Q，并将其特征化为结构“塑性平台”阶段的起始荷载，通过分析典型截面的曲率变化趋势平台、主应变方向转动平台以及截面曲率等的突变性，揭示结构在这一阶段的力学行为特征，并给出结构在加载后期新的能量增长点的线索。（3）通过构造最大切应变、主应变方向转角等参量观测结构在悬链线阶段以及塑性平台阶段的剪切变形特征反应，揭示了柱子钢

5、管混凝土组合截面的总体剪切变形与外表面钢管的剪切变形不一致的规律。（4）借助ABAQUS有限元模拟，验证了结构受力状态突变荷载的合理性以及M-K准则的有效性，从内力角度挖掘了结构在不同受力阶段的力学行为规律，从能量角度分析了柱子不同材料间的协调工作特性。关键词：钢框架；连续倒塌；受力状态；悬链线；协调性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWhentheframestructureissubjectedtoaccidentalload,itmaysufferfromthefailureofalocalstructuralcomponent,whic

6、hleadstodisproportionatedamagetothewholestructurecomparedtotheinitialfailure.Andsuchmechanicalbehavioroftheframestructureischaracterizedbytheterm“progressivecollapse”.Basedonthestructuralstressingstatetheory,thispaperinvestigatesthecharacteristicsofthestructuralworkingbehaviorofaplan

7、esteelframemodelundertheprogressivecollapsescenariobybothexperimentalmodellingmodeloutputandfiniteelementanalysis.Themainachievementsofthispaperareasfollows:Thestructuralstressingstateismodelledbythegeneralizedstrainenergydensity(GSED)sum.WithaninnovativeapplicationoftheMann-Kendallc

8、riteriontoth