非抗震設計的混凝土框架結構抗連續倒塌的延性要求

《非抗震設計的混凝土框架結構抗連續倒塌的延性要求》是依託南昌大學，由熊進剛擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非抗震設計的混凝土框架結構抗連續倒塌的延性要求
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：熊進剛
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

由於部分構件的破壞引起在水平方向和豎直方向結構的連鎖破壞而造成的整個結構或大部分結構的倒塌現象被稱為連續倒塌。非抗震設計的鋼筋混凝土框架結構，對延性要求較低，其抗連續倒塌能力可能不足。從抗連續倒塌角度而言，非抗震設計的鋼筋混凝土框架結構應該具備適當的延性，使結構構件在承載力不過多喪失的情況下，其塑性大變形允許內力逐步轉移到其它構件上，以實現結構冗餘特性的充分發揮。適當的延性是阻止鋼筋混凝土框架結構發生連續倒塌的重要能力特徵。抗連續倒塌的延性要求不同於抗震的延性要求，抗震主要考慮水平地震作用, 而連續倒塌時結構主要承受豎向荷載，兩者的荷載-位移曲線、破壞機制必然不同，結構塑性鉸的位置和轉動能力的要求也不相同。基於非抗震設計的鋼筋混凝土空間框架的連續倒塌試驗和全過程仿真分析，建立適合鋼筋混凝土框架結構連續倒塌自身特點的延性評價指標、計算方法和合理取值範圍。

結題摘要

適當的延性是保證鋼筋混凝土框架結構整體承載力和充分發揮結構冗餘潛力的重要條件，是阻止鋼筋混凝土框架結構發生連續倒塌的重要能力特徵。從抗連續倒塌角度而言，非抗震設計的鋼筋混凝土框架結構應該具備適當的延性，使結構構件在承載力不過多喪失情況下，其塑性大變形允許內力逐步轉移到其它構件上，以實現結構冗餘特性的充分發揮。本項目完成了3個鋼筋混凝土空間框架結構模型的連續倒塌試驗，模型A與模型B的初始失效柱都是底層長邊中柱，模型C的初始失效柱是底層角柱，不考慮抗震要求。模型A、模型B和模型C的尺寸、材料強度、配筋數量等參數均相同，但模型B在構造上適當考慮了延性設計要求。以機械千斤頂替換初始失效柱，通過機械千斤頂的分級卸載模擬柱的初始失效，進行了上述鋼筋混凝土空間框架結構模型的連續倒塌試驗，觀測並分析了上述試驗模型的荷載—位移曲線，樑柱塑性鉸出現位置、順序和轉動能力，結構抗力機制的轉換過程和結構抗倒塌能力等，對鋼筋混凝土空間框架試驗模型的連續倒塌進行了仿真分析。研究結果表明，結構連續倒塌試驗中，空間模型較平面模型更能充分反映結構抗連續倒塌機制；對於底層長邊中柱初始破壞的情況，結構抗連續倒塌機制包含梁機制和懸鏈線機制，在縱向框架方向，由於破壞柱位置的框架梁是連續的，梁機制和懸鏈線機制同時發揮作用；而在橫向框架方向，由於破壞柱位置的框架梁是懸挑的，僅由梁機制發揮作用，而不能形成懸鏈線機制；對於底層角柱初始破壞的情況，連續倒塌機制僅為梁機制，不能形成懸鏈線機制，抗連續倒塌能力僅由梁機制提供；鋼筋混凝土框架結構抗連續倒塌的延性要求不同於抗震的延性要求，兩者的荷載—位移曲線、結構破壞機制、結構塑性鉸的位置和轉動能力等均不相同。基於鋼筋混凝土框架結構連續倒塌的自身特點，建立了抗連續倒塌延性係數 的定義和計算方法，討論了框架梁的配筋形式、配筋數量、跨高比等參數對結構抗連續倒塌能力和延性的影響，提出了提高抗連續倒塌延性性能的措施和建議。