混凝土结构抗连续性倒塌机理及其设计方法研究

摘要

结构连续倒塌已成为严重威胁公共安全的重要问题。国外自1968年英国Ronan Point公寓倒塌事件以来，已对连续倒塌问题进行了三十余年的研究，并编制了相关的设计规范，而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法。
　　 本文主要针对钢筋混凝土结构的抗连续倒塌的机理及其设计方法进行了研究，介绍了结构连续倒塌的概念，并主要参考了美国国防部编制《结构抗连续倒塌设计》(DoD2005)提供的设计流程，基于通用有限元SAP2000软件，对按照我国现行规范设计的四层、六层、八层混凝土框架结构进行了连续倒塌仿真，分析了其抗连续倒塌能力，主要研究内容如下：
　　 1.参考国际上已有的防止建筑物发生连续性倒塌的相关研究成果，首先对RC框架结构连续倒塌的发生机理进行了研究，从结构构件、结构类型、偶然荷载的作用的几个方面分析了其对于结构发生连续倒塌的影响；通过研究得出的结论认为，在抗震设计中增强结构的延性、鲁棒性、冗余特性等方法对于防止结构的连续倒塌具有促进作用；
　　 2.应用有限元分析软件SAP2000，采用线性静力分析、线性动力分析、非线性静力分析、非线性动力分析四种方法对符合我国现行钢筋混凝土设计规范的一栋4层RC框架结构长边中柱失效进行了抗倒塌分析，给出详细的分析步骤，对这四种分析方法所得到的结果比较，并得出相应的结论；
　　 3.采用线性静力变换荷载路径分析方法，对符合我国现行规范设计的7度设防4层、6层、8层RC框架结构分别移除角柱、长边中柱、内部中柱，对移除后的构件进行内力和变形分析。分别计算角柱、长边中柱、内部中柱失效后剩余构件的需求能力比值(DCR)和位移比，对比分析结构的抗连续倒塌能力。

目录

文摘

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致谢

第一章 概 述

1.1建筑物连续倒塌事件及连续倒塌问题的提出

1.1.1国外建筑物连续倒塌事件

1.1.2国内建筑物连续倒塌事件

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本文的主要工作和内容

第二章混凝土结构连续倒塌的机理研究

2.1连续性倒塌的概念

2.2可能造成连续倒塌的因素

2.2.1构件的延性

2.2.2结构的鲁棒性

2.2.3结构的冗余特性

2.3引起局部破坏的偶然荷载

2.3.1偶然荷载分类

2.3.2偶然荷载的特点

2.4混凝土结构的倒塌机制

2.4.1结构的倒塌过程

2.4.2倒塌机制

2.5连续倒塌的评判标准

2.6本章小结

第三章结构抗连续性倒塌的设计方法

3.1建筑重要等级分类

3.2抗连续倒塌分析方法

3.2.1线性静力变换荷载路径分析方法

3.2.2非线性静力变换荷载路径分析方法

3.2.3非线性动力变换荷载路径分析方法

3.3框架结构抗连续性倒塌设计流程

3.4框架结构模型设计

3.4.1模型选取条件

3.4.2设计参数

3.4.3 PKPM配筋数据处理

3.4.4梁极限承载力计算

3.4.5破坏准则及破坏范围限制

3.5本章小节

第四章抗连续倒塌分析方法对比

4.1原四层框架结构常规荷载下受力分析

4.2边柱3A失效抗连续倒塌分析

4.2.1线性静力分析

4.2.2非线性静力分析

4.2.3线性动力分析

4.2.4非线性动力分析

4.3四种分析方法结果对比

4.4本章小结

第五章RC框架结构竖向连续性倒塌分析

5.1七度设防四层框架结构竖向倒塌分析

5.1.1内力分析

5.1.2位移分析

5.1.3倒塌分析

5.2七度设防六层框架结构竖向倒塌分析

5.2.1内力分析

5.2.2位移分析

5.2.3倒塌分析

5.3七度设防八层框架结构竖向倒塌分析

5.3.1内力分析

5.3.2位移分析

5.3.3倒塌分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文