文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
钢框架组合结构的冲击响应和防护措施研究
姓名:熊明祥
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:熊世树;查晓雄
20051104
摘要
在冲击荷载作用下,重要结构物的破坏与倒塌效应研究,既是多学科交叉的难
度很大的科学问题,又是具有国家安全防护意义的工程实际问题。近年来国际上发
生多次大型建筑物在冲击荷载作用下倒塌破坏的惨剧,给生命财产造成巨大的损失,
众所周知的“9. 11”事件,是人类进入 21 世纪以来影响最大的灾难性事件,也是对
防止结构倒塌破坏研究的一次重大挑战。我国有不少具有重要政治与经济意义的标
志性建筑和重大工程,这些标志性建筑物和重大工程一旦发生类似“”事件,
将给国民经济造成巨大损失,如何评价这些建筑物的破坏效应以及提出防止结构倒
塌的措施,是公众及工程界非常关心、迫切需要解决的问题。
本文在试验的基础上,运用有限元软件 LS-DYNA 及 ABAQUS,对钢框架组合
结构在冲击荷载作用下的响应与防护措施进行了仿真分析。分析包括三个部分,第
一部分对结构在冲击破坏后的响应进行了模拟,考虑了节点的半刚性转动,并与试
验结果做了对比,结果吻合很好;第二部分给出了确定关键构件的方法,并在考虑
节点刚性的情况下,分析了结构在冲击荷载作用下的破坏准则,运用 MATLAB 回归
出了结构倒塌的临界挠度的简化公式;第三部分对防止结构倒塌破坏的措施做了初
步研究,根据冲击位置的不同提出了不同的防护措施。当冲击发生在结构上部时,
关键构件破坏并引起传力途径的改变,由于上部构件受荷较小,某些构件虽不会破
坏但会产生较大变形,大多数情况下冲击爆炸会引起火灾的发生,这种变形就会降
低构件的抗火承载力,从而有可能使结构倒塌,此时可以在结构设计中通过加强局
部或增大防火涂料的厚度来提高结构的抗火能力;当冲击发生在结构下部时,关键
构件破坏并引起内力重分配,某些构件因不能承受过载而直接破坏,从而有可能使
结构倒塌,此时可在某些构件底部适当加上钢铰线来避免结构的倒塌,简便实用。
关键词:组合结构有限元分析冲击防火防倒措施
I
Abstract
The research about the response of important structures subjected to impact loads is
a very difficult problem due to inter-disciplinary contributions, and also critical to the
safety of countries. Since 1980’s, a large number of important buildings through out the
world have been destroyed by impact loads in terrorist attacks, from which “” was the
most catastrophic incident and cost many people’s lives and millions of dollars. However,
it also challenges the development of the prevention of progressive collapse. There are
many very important structures that are the symbols of politics and economy in our
country. Once the important structures are damaged by impact loads in terrorist attacks
such as “”, the losses are huge. So how to study the response and improve some more
effective methods to prevent the structure from collapsing is very urgent.
The FE analysis of the response and protective methods of steel structure with
composite slab subjected to impact loads is done using finite element program LS-DY