《鋼框架-組合樓板結構抗連續倒塌的三維整體效應研究》是依託重慶大學，由楊波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋼框架-組合樓板結構抗連續倒塌的三維整體效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊波
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
“911”事件世貿大廈發生連續倒塌後，多高層建築結構的抗連續倒塌研究已成為近期建築結構研究的熱點，但是現階段抗連續倒塌研究中，框架-樓板三維整體結構體系研究成果有限，尤其是鋼-混凝土組合結構體系，考慮三維整體效應的抗連續倒塌力學性能與計算方法研究有待進一步深入。申請人擬以鋼框架-組合樓板結構體系在中間柱失效後的三維整體效應研究為切入點，以“試驗研究—有限元模擬及影響參數分析—理論計算模型探索”的研究方法為手段，探索一種位移控制均布荷載下抗連續倒塌的三維整體效應試驗方法，並運用能量原理獲得考慮動力效應的偽靜態三維結構回響，揭示三維整體效應的力學性能和傳力路徑，闡明三維整體效應中鋼框架懸鏈線效應與組合樓板受拉薄膜效應等傳力機制，提出一種考慮三維整體效應的鋼框架-組合樓板結構抗連續倒塌理論計算方法。項目研究成果可為提高我國多高層鋼-混凝土組合結構建築抗連續倒塌性能和編制相關設計規範提供理論依據。
結題摘要
常規設計中，設計人員一般只考慮常規荷載下的結構承載力和安全性，結構遭受偶然荷載時的抗連續倒塌承載力設計理論還有待完善。 “911”事件中世貿大廈的連續倒塌掀起多高層建築結構的抗連續倒塌研究的熱潮。課題組完成了4個鋼框架-組合樓板結構構件在中柱失效工況下的1/3縮尺模型實驗研究，研究參數包括樓板長寬比、組合作用強弱和樓板邊界條件，主梁與柱採用平齊式端板節點，其餘節點採用腹板雙角鋼節點。實驗結果表明，樓板長寬比為1:1的構件承載比長寬比為1:1.5的高，但是變形能力弱；組合作用強弱不影響最大承載力，較弱的組合作用會增加結構延性，有利於大變形階段荷載的增長；樓板邊界條件強，利於梁懸鏈線效應和樓板受拉薄膜效應的形成。此外，通過深入分析實驗數據，課題組明確了三維樓板結構的傳力機理。在中柱失效工況下，試件的整個破壞過程大致可以分為三個階段。第一階段主要是雙跨主梁的受壓拱作用和雙跨主梁的抗彎作用抵抗豎向荷載。主梁節點破壞以後進入第二階段，此時原本雙跨主樑上承擔的部分荷載將傳遞給雙跨次梁承擔，雙跨次梁抗彎及懸鏈線機制開始發揮較大作用。第三階段結構已經產生很大變形，樓板形成了較強的受拉膜效應，未破壞的部分次梁也形成了懸鏈線效應，二者共同抵抗外荷載。然後，課題組進行了端板節點、雙角鋼節點的組件實驗和抗剪栓釘推出實驗，基於組件實驗建立了鋼框架-組合樓板結構的有限與模型，驗證了實驗結論，還得出增加壓型鋼板厚度能提高結構抗倒塌承載力；增加抗剪栓釘數量能小幅度地提高結構抗倒塌承載力；提高節點延性能大幅提高結構抗倒塌承載力；增強節點承載力對結構抗倒塌承載力沒有太大影響。通過有限元非線性動力分析得出，DOD中有關組合平面框架抗連續倒塌承載力動力放大係數的規定偏不安全。最後，課題組在實驗研究和有限元分析的基礎上，提出了易於工程實踐使用的鋼框架組合樓板結構抗連續倒塌承載力的雙摺線理論模型，與實驗結果和有限元分析結果吻合良好。
