钢筋混凝土框架结构抗连续性倒塌分析

摘要

上世纪六十年代以来建筑结构屡屡因偶然事件发生连续倒塌，带来的巨大人员伤亡与财产损失逐渐引起了工程界的重视。50多年来对建筑抗连续倒塌的研究取得了很多成果，但我国在此领域研究起歩较晚，相关规范对抗连续性倒塌的要求仍不够系统与全面，特别是对于常见的钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌设计规定不够详细，更没有将填充墙的影响考虑其中。本文分别对纯框架与填充墙框架结构进行连续倒塌分析，系统研究框架结构的抗连续倒塌性能。主要研究内容及结论如下：
　　（1）采用拆除构件法对平面框架分别进行线性静力分析、线性动力分析、非线性静力分析和非线性动力分析。介绍四种方法的分析步骤和优缺点，对四种方法的数据进行分析得出：边柱失效对结构抗连续性倒塌性能影响较大，美国规范GSA中动力荷载放大系数取为2.0偏于保守。
　　（2）评估了当前一栋按照我国现行规范设计的五层规则框架结构的抗连续性倒塌性能；探讨了拆除构件方法中关键构件的拆除位置对剩余结构抗连续性倒塌性能的影响和剩余结构的内力变化，结果表明，角柱失效最易使结构发生连续性倒塌，边柱次之，中柱概率最小；柱失效后，距离失效柱越远，构件内力变化越小；失效柱上部的柱及梁端内力会发生反向；框架柱失效后剩余结构的内力重分布主要集中在失效跨内。
　　（3）研究了框架结构层高、跨度、层数、抗震设防烈度、梁柱材料属性、关键构件失效时间等对结构抗连续性倒塌性能的影响，可得，构件失效时间越短，结构连续倒塌破坏越严重；梁柱材料属性、结构层高和楼层数的变化对结构连续倒塌性能影响较小，但跨度的增加能明显降低结构的抗连续性倒塌性能；考虑地震作用时中柱失效最易使结构发生连续性倒塌，边柱次之，角柱概率最小；
　　（4）对纯框架结构和填充墙框架结构进行抗连续性倒塌性能分析，研究纯框架结构的连续性倒塌行为和填充墙在其中所起的作用，得出，首层柱失效时纯框架与填充墙框架结构展现出了不同的倒塌规律：填充墙框架结构中柱失效最易使剩余结构发生连续性倒塌，边柱次之，角柱概率最小，相同失效工况下，考虑填充墙影响后的失效点竖向位移远小于纯框架结构，剩余结构发生连续性倒塌概率明显降低。填充墙的存在不仅可以吸收部分冲击能量改变剩余结构的竖向传力路径，还可使竖向冲击荷载有更大范围的内力传递与能量耗散机制。而且填充墙的存在，更好地把失效跨竖向荷载传递到其它构件上从而对剩余结构的稳定更为有利。

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1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的内容

2 结构抗连续性倒塌分析方法

2.1 国外结构抗连续性倒塌设计标准

2.2 各国设计方法对比和总结

2.3 结构连续性倒塌分析方法

2.4 本章小结

3 平面框架结构抗连续倒塌性能分析

3.1 模型与计算参数

3.2 线性静力分析

3.3 非线性静力分析

3.4 线性动力分析

3.5 非线性动力分析

3.6 四种分析方法对比

3.7 动力放大系数

3.8 本章小节

4 空间框架结构抗连续性倒塌分析

4.1 模型与计算参数

4.2 四种工况的非线性静力分析

4.3 四种工况下梁自身弯矩变化

4.4 柱内力变化

4.5 不同层的柱失效对结构的影响

4.6 影响结构动力效应的因素分析

4.7影响框架结构抗连续性倒塌因素分析

4.8 考虑地震作用下结构的抗连续性倒塌

4.9 考虑填充墙作用结构的抗连续性倒塌

4.10 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录