框架结构抗连续倒塌设计方法中的参数研究

摘要

近年来随着我国建筑结构连续倒塌事故的频繁发生，建筑结构的抗连续倒塌已成为一个研究热点。结构的连续倒塌是由于意外荷载（如地震、爆炸、火灾等）作用下造成结构的局部破坏，并由此引发连锁反应而导致破坏向结构的其他部位扩散，最终使结构主体丧失承载力，造成结构的大面积坍塌。这种因局部破坏造成结构连续倒塌而引起的后果将是灾难性的，因此必须充分考虑各种极端荷载作用，提高建筑结构抗连续倒塌破坏能力，确保人民的生命财产安全。
　　首先，基于美国抗连续倒塌设计规范GSA2003和DoD2009，利用SAP2000结构分析与设计软件，分析与对比了线性静力分析，线性动力分析，非线性静力分析，非线性动力分析四种常用设计分析方法的优劣。结果表明:线性静力分析比非线性动力分析设计结构的用钢量多出30％左右，线性静力分析设计结果偏于保守;动力放大系数取值2.0对于线性静力分析可以接受，但对于非线性静力分析过于偏大。
　　其次，本文研究了钢筋混凝土框架结构连续倒塌非线性动力分析方法中的影响因素。以不同高度和跨度的二维钢筋混凝土框架结构为例，研究了构件失效时间，结构阻尼和构件失效位置对结构动力反应的影响，为结构抗连续倒塌非线性动力分析参数的选取提供依据。结果表明:结构的动力响应随着构件失效时间的减小而增加;随着阻尼的减小而增大;拆除角柱的动力反应要大于内柱。
　　最后，本文研究了钢筋混凝土框架结构连续倒塌非线性静力分析方法中的动力放大系数的取值，系统性地研究了结构的最大塑性转角、高度、宽度、配筋率及跨度对动力放大系数的影响。结果表明:不同结构的动力放大系数变化趋势一样，最大值仅为1.13，远远小于美国规范GSA给定的2.0;动力放大系数随着最大塑性转角的增加而减小，随着截面配筋率的增加而增加;结构不同的高宽比、跨度、截面尺寸和荷载大小对动力放大系数影响不大。