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1、碩士學(xué)位論文鋼框架結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及失效準(zhǔn)則研究STUDYONSTRUCTURALSTRESSINGSTATESANDFAILURECRITERIONOFSTEELFRAMESTRUCTURES涂貴強(qiáng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年7月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào):TU323.5學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書(shū)分類號(hào):624密級(jí):公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文鋼框架結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及失效準(zhǔn)則研究碩士研究生:涂貴強(qiáng)導(dǎo)師:周廣春申請(qǐng)學(xué)位:工程碩士學(xué)科:建筑與土木工程所在單位:土木工程學(xué)院答辯日期:2015年7月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU323.5U.D.C:624ThesisfortheMaster
2、DegreeinEngineeringSTUDYONSTRUCTURALSTRESSINGSTATESANDFAILURECRITERIONOFSTEELFRAMESTRUCTURESCandidate:TuGuiqiangSupervisor:Prof.ZhouGuangchunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:BuildingandCivilEngineeringAffiliation:SchoolofCivilEngineeringDateofDefence:July,2015Degree-Conferrin
3、g-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要鋼框架結(jié)構(gòu)是一類十分常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式,它的傳力路徑明確,受力性能良好,被廣泛應(yīng)用于住宅、辦公寫(xiě)字樓、工業(yè)廠房以及公共建筑等領(lǐng)域中。目前針對(duì)鋼框架失效的研究主要基于以下三種判定準(zhǔn)則:結(jié)構(gòu)形成可變體系;結(jié)構(gòu)的整體變形超限;結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力極限等等。這些準(zhǔn)則在不同的情況下具有各自的合理性和特點(diǎn),但是均基于不同的失效定義,并未形成統(tǒng)一的判定依據(jù)。本文基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析理論,以簡(jiǎn)單梁式構(gòu)件和門式剛架結(jié)構(gòu)為最初研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行逐級(jí)加載的靜力彈塑性分析,為受力狀態(tài)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),并通過(guò)
4、指數(shù)應(yīng)變能密度(ESEND)增長(zhǎng)速率反映結(jié)構(gòu)的不同受力狀態(tài),建立了ESEND數(shù)值模式并以此表征受力狀態(tài)。隨后對(duì)ESEND增長(zhǎng)速率進(jìn)行無(wú)量綱化處理,建立受力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則,并針對(duì)復(fù)雜框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了算例驗(yàn)證并系統(tǒng)地分析了構(gòu)造參數(shù)、幾何和材料非線性因素對(duì)失效準(zhǔn)則的影響。具體研究工作如下:首先,總結(jié)受力狀態(tài)分析理論的流程,闡述相關(guān)各項(xiàng)基本概念,分析采用能量參數(shù)ESEND作為受力狀態(tài)參數(shù)的合理性和可行性,并構(gòu)造了ESEND相對(duì)值數(shù)值模式,以此描述局部受力狀態(tài)。其次,構(gòu)造描述結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)的ESEND數(shù)值模式,預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的失效荷載,并計(jì)算得到失效前后結(jié)構(gòu)的局部受力狀態(tài)分布模式,驗(yàn)證失效荷載是不同受力狀
5、態(tài)的分界點(diǎn)。并針對(duì)受彎構(gòu)件,計(jì)算其不同受力狀態(tài)的分界點(diǎn),并與預(yù)測(cè)的失效荷載進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證本文建立的受力狀態(tài)數(shù)值模式的正確性。隨后將結(jié)構(gòu)基于ESEND的受力狀態(tài)數(shù)值模式發(fā)展為失效準(zhǔn)則,通過(guò)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的算例驗(yàn)證證明了準(zhǔn)則的適用性;針對(duì)不同跨度、截面剛度鋼梁、不同破壞模式的鋼框架模型進(jìn)行算例分析,探究自定義參數(shù)ESEND發(fā)展系數(shù)與結(jié)構(gòu)失效和破壞模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系;并將基于ESEND的失效準(zhǔn)則與其他準(zhǔn)則進(jìn)行比較。最后,初步探究了受彎構(gòu)件與框架結(jié)構(gòu)的失效原因,并研究幾何非線性與材料非線性因素的影響,詳細(xì)分析了兩種常見(jiàn)的幾何初始缺陷對(duì)于結(jié)構(gòu)失效的影響。關(guān)鍵詞:受彎構(gòu)件;鋼框架;靜力彈塑性分析;結(jié)構(gòu)失效準(zhǔn)則
6、;指數(shù)化應(yīng)變能密度;幾何初始缺陷-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractSteelframe,asakindofcommonstructure,withitsclearloadpathandexcellentmechanicalproperty,iswidelyutilizedinresidences,officebuildings,industrialplants,publicbuildingsandsoon.Presentstudiesonsteelframefailurearemainlybasedonthefollowingcriterions:thestructure
7、formingavariablesystem;overalldeformationofstructuresexceedingthethreshold;theloadcapacityofstructuresapproachingtheultimatelimitandsoon.Theseguidelinesindifferentsituationshaverationalityandfeaturesrespectivelyb