单根立柱失效条件下框架结构楼房动力响应特征研究

摘要

高层框架结构楼房不同部位单根立柱失效条件下楼房的变形能力、加速度响应和荷载传递等动力响应特征是本研究的重点。首先,依据《混凝土结构设计规范》(GB50010),采用PKPM设计软件建立了一个4×6跨的8层钢筋混凝土框架结构模型;其次,基于构件拆除法,应用有限元软件SAP2000非线性动力分析方法计算了一楼中心柱、长边中柱、短边中柱、角柱等不同部位单根立柱失效条件下框架结构的动力响应特征。研究结果表明:四种立柱失效条件下,其塑性转角均小于6°,结构不会发生倒塌,中心立柱失效时结构稳定性最差,发生连续倒塌的概率相对最大,短边中柱和长边中柱次之,角柱概率最小;中心柱失效条件下楼房荷载对剩余结构的动力冲击作用影响最为显著,其负向最大值加速度大约是短边中柱和长边中柱的2倍,可达3 g左右;不同部位立柱失效后,荷载将重新分布,其轴力由紧邻的柱承担,而上方梁的受力形式也从受弯转变为受拉,发生悬链线效应,在中心柱失效工况下,相邻的各柱轴力增加了近20%。