考慮應變率效應的鋼框架樑柱組合節點抗倒塌性能研究

《考慮應變率效應的鋼框架樑柱組合節點抗倒塌性能研究》是依託同濟大學，由陳俊嶺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：考慮應變率效應的鋼框架樑柱組合節點抗倒塌性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳俊嶺
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

框架結構抗連續倒塌能力主要取決於失效柱上方鋼樑能否發揮懸鏈作用跨越局部破壞區域，這種跨越能力受材料應變率效應、樑柱節點剛度和塑性變形能力、混凝土板內鋼筋以及組合樓板中壓型鋼板拉結作用等多種因素的影響。目前相關研究成果主要集中在採用備用荷載路徑法、假定樑柱節點不會先於構件破壞，分析局部柱失效後剩餘結構的反應，對整體結構抗連續倒塌分析中樑柱節點的影響尚缺乏深入研究。申請者擬建立考慮節點構造細節和樓板作用的多尺度數值分析模型，研究倒塌分析中樑柱節點在拉力和彎矩共同作用下的微觀破壞過程和框架結構整體受力特徵；分析不同節點構造、樓板厚度、樓板內鋼筋和壓型鋼板等對樑柱節點性能的影響；通過不同載入速率研究應變率效應對樑柱節點性能影響；通過不同載入速率下無樓板和有樓板的樑柱節點承載力試驗驗證多尺度數值模型；建立考慮樑柱節點剛度和樓板組合作用的簡化桿系分析模型並提出設計建議。

結題摘要

框架結構抗連續倒塌能力主要取決於失效柱上方鋼樑能否發揮懸鏈作用跨越局部破壞區域，這種跨越能力受材料應變率效應、樑柱節點剛度和塑性變形能力、混凝土板內鋼筋以及組合樓板中壓型鋼板拉結作用等多種因素的影響。目前已有的相關研究成果主要集中在採用備用荷載路徑法、假定樑柱節點不會先於構件破壞，分析局部柱失效後剩餘結構的反應，對整體結構抗連續倒塌分析中樑柱節點的影響尚缺乏深入研究。本項目在已有研究基礎上，對四種典型的鋼框架節點的抗連續倒塌性能以及應變率效應和組合樓板對結構抗連續倒塌性能的影響開展了深入研究。 本項目開展了Q235、Q345、Q420鋼材不同應變率下的單軸拉伸試驗，並通過試驗與仿真相結合的方式獲得了鋼材在不同應變率下的真實應力應變曲線，提出了能準確反映鋼材應變率效應和應變硬化效應的修正Johnson-cook模型和修正H/V-R模型；利用經過驗證的精細化有限元模擬方法，建模分析了典型鋼框架節點的樑柱子結構在連續倒塌中的失效過程，提出並驗證了其簡化數值模型；採用鋼材動本構模型的研究成果，研究了應變率在典型鋼框架節點連續倒塌中的影響；完成了組合樓板各成分的抗連續倒塌性能的參數化分析；開展了考慮樓板作用以及四種節點形式的八個樑柱子結構足尺靜力載入試驗。