基于楼板组合效应的梁柱子结构抗倒塌性能研究

摘要

以钢框架中栓焊连接组合梁柱子结构(两跨三柱型)为研究对象,通过单调静力加载试验研究其在中柱失效工况下的破坏模式和力学机理.试验结果表明:靠近失效柱处梁端受拉翼缘首先断裂,裂缝不断向上发展直至腹板断裂.试件在大变形阶段因双跨组合梁之间的协同作用可提供高于前期受弯阶段的承载力.此外,建立了精细化有限元分析模型并与试验结果进行验证,在此基础上,探讨了周边构件的轴向约束对梁柱子结构的抗倒塌承载能力的影响,结果显示梁柱子结构的抗倒塌承载能力会随着周边构件提供的轴向约束增大而提升,但当超过临界值后,其对组合梁柱子结构的抗倒塌承载能力影响很小.通过足尺模型对比分析了带楼板和不带楼板试件的抗倒塌性能,结果表明考虑楼板组合效应试件较不带楼板试件,梁机制峰值承载力提高了 42.0％,悬链线机制峰值承载力提高了 49.9％.说明楼板组合效应可以显著提高结构在梁机制和悬链线机制的承载能力.最后基于能量平衡原理得到了结构的动力响应曲线,对比可知楼板的存在可使结构在动力荷载作用下表现出更为富余的抗倒塌能力储备.