考虑节点影响的钢框架结构连续倒塌分析

摘要

针对目前钢框架结构抗连续倒塌分析中通常忽略节点轴力-弯矩耦合效应,并假设节点不发生破坏的问题,提出一种考虑节点轴力-弯矩耦合效应和楼板作用的钢框架连续倒塌分析模型,通过对已有试验的模拟验证了该模型的准确性;采用所提出的模型和基于能量的Pushdown方法对2个10层钢框架结构进行结构抗倒塌能力、破坏模式和抗倒塌机制分析。结果表明:不考虑节点轴力-弯矩耦合效应将高估钢框架结构的抗倒塌能力;钢框架结构典型破坏模式为钢柱屈曲引发的水平向倒塌及铰接节点断裂失效引发的竖向倒塌;当失效柱与梁刚性连接时,结构发生水平向倒塌破坏,破坏前竖向变形较小,主要的抗倒塌机制是梁端的轴力、弯矩及各层不均匀发展轴力产生的空腹桁架效应;而失效柱与梁铰接时,结构发生竖向倒塌破坏,破坏前结构发生较为明显的竖向变形,节点失效前后结构主要抗倒塌机制分别为悬链线机制和楼板薄膜力机制。