鋼筋混凝土框架結構抗倒塌性能試驗研究.pdf

1、建筑結構的整體安全性一直是建筑結構設計的首要問題,并已成為結構工程界關注的熱點。建筑結構在承受爆炸、撞擊、火災等突發(fā)事件引發(fā)的偶然極端荷載作用時,結構可能發(fā)生局部甚至大面積的不成比例的倒塌,由此引發(fā)大量的人員傷亡以及巨大的經濟損失,并會對社會造成惡劣的政治影響,因此,除了按照常規(guī)設計方法保證結構遭受常規(guī)設計荷載時在強度、剛度以及穩(wěn)定性方面的安全可靠外,還應當確保結構能抵抗遭受上述偶然極端荷載引起的倒塌,然而,對于結構工程師來說,如何確保

2、做到這一點還缺乏可操作性的依據。
　　 1.本文采用擬靜力試驗方法完成了3層4跨平面鋼筋混凝土框架結構的抗倒塌性能試驗,框架在卸載位移達456mm時因梁內鋼筋斷裂而倒塌,基于試驗結果研究了框架結構在倒塌過程中的靜力特性、破壞過程和受力特性,探討了框架結構在倒塌過程中的受力機制與力的轉換機理。為考慮倒塌過程動力效應問題,結合擬靜力試驗獲取的抗力曲線,采用動力時程分析方法研究了框架結構倒塌過程中的動力反應,并采用Ls-Dyna考慮柱

3、的失效速率問題展開了數值模擬分析。通過將抗力曲線按照能量等效轉換為能力曲線來研究結構倒塌過程中的動力效應問題,并基于能量原理得到的抗倒塌能量方程推導出結果不發(fā)生倒塌的必要條件,結合抗倒塌設計與評估,提出能量需求曲線以評估結構的抗倒塌性能。
　　 2.懸索作用效應的估算與利用是抗倒塌設計中至關重要的一環(huán),為了研究懸索作用機理,本文通過變化配筋率、鋼筋等級、錨固方式以及加載速率,完成了6根約束梁構件的連續(xù)加載破壞性試驗,除試件B1由

4、于支座變形過大導致加載行程內沒有發(fā)生破壞外,其余試件均發(fā)生由于鋼筋斷裂而導致承載能力大幅降低,且由于懸索效應的發(fā)揮,倒塌極限狀態(tài)構件承載能力約為塑性時的2倍,而構件變形約為20倍?；谠囼灁祿?本文提出了簡化方法來預估最大變形與懸索力兩個設計參數。
　　 3.為研究空間框架在快速移除框架柱情況下的抗倒塌性能,框架均布6kN/m2荷載,利用炸藥內爆方式分別快速移除邊中柱與角柱的倒塌試驗,框架在柱失效后僅發(fā)生彈性變形,其最大豎向位移

5、分別為8.5mm,4.3mm。并利用液壓千斤頂連續(xù)加載方式對移除柱后的框架進行了靜力倒塌破壞性試驗,試驗結果表明,框架由于板的薄膜作用、梁的空間效應,結構發(fā)生倒塌破壞過程呈現(xiàn)塑性,對減緩與抑制結構的倒塌發(fā)揮較大的作用。橫向或縱向的空間空腹梁作用是結構在柱失效后的荷載重分布的主要受力機理。
　　 4.基于試驗與分析結果,本文提出綜合防災設計思想,結構體系在進行常規(guī)設計后,還要進行抗倒塌設計,通過改善結構體系,加強設計(如支撐構件、