89 / 2025-04-11 00:56:42

不同梁柱连接钢框架子结构受落层冲击作用的动力响应

钢框架子结构；梁柱连接；连续倒塌；落层冲击；数值模拟

在多次严重的连续倒塌事件后，相关研究人员不断探索提高建筑结构抗连续倒塌的方法。当梁、柱或节点在偶然荷载作用下失效时，上层的失效构件或结构对下层剩余结构的冲击是导致建筑发生连续倒塌的一个重要原因。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分析了不同节点钢框架受落层冲击作用的动力响应，研究了5种不同的梁柱节点连接形式，包括栓焊混合连接（WUF-B），狗骨式连接（RBS），剪力板连接（FP），平端板反向槽钢连接（RCC-F）及外伸端板反向槽钢连接（RCC-E）。有限元模型采用实体单元建模并使用了弹塑性材料模型模拟钢材的力学行为。利用显式动力学求解器克服接触及大变形问题。利用试验结果对有限元模型的准确性进行了验证。结果表明，有限元模型能够准确模拟冲击试验中结构的动力响应，通过有限元计算得到的荷载时程曲线和位移时程曲线与实验结果相比具有良好的一致性。利用经试验验证的有限元模型进行了一系列参数分析，探究了冲击速度，冲击物质量，冲击能量及水平约束等参数对结构受冲击作用的动力响应的影响。在相同冲击能量下，冲击速度和冲击物质量的变化对最大冲击力影响较大而对稳定阶段冲击力及最大位移影响较小。水平约束在冲击能量较小时对冲击结果几乎无影响，但在较大冲击能量作用下，缺少水平约束的试件抗冲击性能明显降低。