钢管混凝土柱—型钢混凝土梁组合框架结构抗连续倒塌分析

摘要

建筑结构的抗连续倒塌能力作为结构的重要性能，在工程领域受到高度关注。目前，建筑结构的抗倒塌性能研究主要集中在钢筋混凝土结构、钢结构及砌体结构方面，而对组合结构抗连续倒塌性能的研究相对较少，没有形成在具体设计中可供应用的规范性条文。因此，本文对钢管混凝土柱—型钢混凝土梁组合框架结构进行了非线性动力抗倒塌分析，在此分析的基础上评估该结构抗连续倒塌的能力，总结该结构抗连续倒塌的内力响应规律及剩余结构的位移动力系数。具体研究内容及取得的研究成果如下：
　　（1）用PKPM软件设计了典型的横向三跨单走廊式钢管混凝土柱—型钢混凝土梁组合框架结构，确保结构符合设计规范规定，然后以ANSYS13.0为平台建立三维框架有限元模型，在建模中通过选择合理的材料本构关系和ANSYS自定义截面功能来模拟钢与混凝土的组合作用。
　　（2）考虑失效柱范围内的梁在柱失效前后线刚度和约束条件变化的组合，预设了的最不利的四种工况。通过备用荷载路径法，对剩余结构进行非线性瞬态动力分析。对比分析失效柱范围内梁、柱的内力时程变化，得到该结构抗连续倒塌能力、内力响应规律及剩余结构的位移动力系数。
　　（3）研究结果表明：拆除不同部位的柱，剩余结构抗连续倒塌的位移动力系数相差很大，其中以拆除长边中柱位移动力系数最大；失效柱范围内梁线刚度在柱失效前后的变化程度是影响剩余结构内力响应的主要因素，由柱失效产生的惯性作用对梁、柱内力的影响集中在柱失效前后梁线刚度变化较大的方向，但该惯性作用的影响时间变短；梁抵抗构件失效的能力强于柱；该结构在以上四种工况下均不发生连续倒塌破坏，具有良好的抗连续倒塌能力。
　　（4）根据对比分析的结果，提出该结构抗连续倒塌措施。