《典型既有鋼框架結構節點動態抗倒塌性能與對策研究》是依託湖南大學，由霍靜思擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：典型既有鋼框架結構節點動態抗倒塌性能與對策研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：霍靜思
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，建築結構抵抗爆炸、衝擊和火災等極端災害的能力越來越引起人們的關注。爆炸和衝擊等突發事件引起的災害表明，目前的各類建築結構均缺乏抵抗此類極端災害能力。因為在極端災害作用下，結構產生非線性大變形，且不斷積累損傷，如結構薄弱部位或關鍵構件失效，可能引起周邊構件的破壞，進而導致結構整體或局部的倒塌，結構的倒塌將造成人員生命財產的重大損失。當關鍵構件，如柱子失效時，需要通過節點形成的懸鏈線效應來實現結構內力重分布，使結構具有良好的跨越能力，才能避免結構發生連續倒塌。結構是否具有良好的抗連續倒塌能力，主要取決於節點的整體牢固性，即魯棒性。然而目前鋼結構設計規範未考慮節點在極端災害下的抗倒塌能力設計，既有鋼框架結構節點的抗連續倒塌能力尚不清楚，對典型既有鋼框架結構節點進行動態抗倒塌能力研究，對提高結構在極端災害下的抗倒塌能力和採取有效措施提高結構抗倒塌能力具有重要理論意義和工程實用價值。
結題摘要
由於典型既有鋼框架結構的抗連續倒塌性能評估和加固設計的需要，確定合理的評估方法和有效的提高鋼框架結構在極端災害下的抗倒塌能力方法具有重要理論意義和工程實用價值。針對目前此方面研究基本處於空白的狀況，本項目重點研究了衝擊荷載作用下鋼框架結構典型節點的抗衝擊性能及鋼框架結構的抗倒塌、抗衝擊設計方法。具體的研究內容包括：（1）利用落錘衝擊試驗機和一種可實現落錘拉伸衝擊試驗的轉換裝置研究了鋼材動態軸向拉伸性能及對接焊縫和角焊縫的落錘衝擊試驗。分析不同載入速度下鋼材的強度、伸長率和斷面收縮率等動態力學性能，以及對接焊縫和角焊縫的動態強度、衝擊韌性和失效應變等動態力學性能指標；（2）利用落錘衝擊實驗機揭示了約束鋼樑和典型既有鋼框架結構節點（鋼框架全焊接、螺栓連線、栓焊混合連線及翼緣加強型和狗骨式節點）及考慮樓板組合效應節點在落錘衝擊荷載作用下的抗連續倒塌性能。研究鋼樑成型方式、梁翼緣寬厚比、節點連線方式、節點構造形式、衝擊能量等參數對承載能力、破壞形態、變形性能以及能量耗散等指標的影響，找出可以提高鋼框架結構抗衝擊性能的影響因素；（3）利用ABAQUS軟體建立了衝擊荷載作用下約束鋼樑和典型鋼框架結構節點的有限元模型，運用試驗結果驗證了模型的準確性，分析約束鋼樑和鋼框架節點子結構在高度非線性、大變形和應變率效應影響下塑性鉸截面內力發展情況及懸索機構形成機理；（4）基於能量法結合試驗和理論分析結果分析了鋼框架節點在柱失效後懸鏈線效應的形成機理和荷載路徑的轉換機制，研究了節點抗連續倒塌性能對節點延性和耗能的要求。
