《體外預應力鋼筋混凝土框架抗連續倒塌性能研究》是范雲蕾為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：體外預應力鋼筋混凝土框架抗連續倒塌性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范雲蕾
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
燃氣爆炸、恐怖攻擊、火災等偶然作用引起的建築結構局部破壞後所產生的連續倒塌可能造成生命和財產的嚴重損失。在偶然荷載作用下，結構產生非線性大變形，且不斷積累損傷，導致結構薄弱部位或關鍵構件失效。當關鍵構件，如柱子失效時，失效柱處梁需形成懸索效應來實現結構內力重分布，使結構具有良好的跨越能力，才能避免結構發生連續倒塌。體外預應力鋼筋具有強度高，變形大的優點，可以與框架梁共同作用，利用懸索效應，阻止結構變形的進一步增大，從而防止連續性倒塌。本項目擬通過擬動力試驗手段和非線性靜力pushdown分析方法，開展體外預應力鋼筋混凝土框架在柱失效後的抗倒塌性能研究，探明體外預應力鋼筋的設計參數與框架抗連續倒塌抗力分布規律關係，揭示體外預應力鋼筋混凝土框架在柱失效後的受力機制與懸索作用機理，提出考慮預應力鋼筋懸索作用效應的結構極限承載力計算方法，為進行體外預應力鋼筋混凝土框架設計及加固與改造設計提供參考。
結題摘要
本項目圍繞體外預應力結構在極端災害下的抗倒塌性能展開研究，通過靜力試驗手段和理論分析方法，開展了體外預應力鋼筋混凝土框架在關鍵柱失效後的抗倒塌性能研究，主要的研究工作如下：（1）通過對單層雙跨體外預應力鋼筋混凝土模型框架進行靜力倒塌實驗，分析了框架在局部豎向構件失效後的受力機制與懸鏈線作用機理，並對比了框架在預應力筋加固前後破壞形態與極限承載力的變化。研究結果表明：中柱失效後，體外預應力鋼筋混凝土框架的連續倒塌過程分為4個階段：彈性階段、彈塑性階段、受壓混凝土破壞階段和懸鏈線作用階段，結構主要通過壓拱機制和懸鏈線機制進行內力重分配。懸鏈線機制提供的抗力由側向約束的剛度和強度決定，當柱對梁提供的水平約束不足時，框架的倒塌抗力隨豎向位移的增大而不斷下降。體外預應力筋可提高框架的開裂荷載、壓拱作用階段的峰值荷載以及懸鏈線作用階段的極限荷載；（2）進行了體外預應力鋼筋混凝土框架的數值模擬分析，研究了混凝土強度等級、布筋形式、初始預應力值和轉向塊等參數對鋼筋混凝土框架倒塌抗力的影響，探明了體外預應力框架的設計參數與倒塌抗力分布規律關係；（3）結合試驗結果與現象對試驗模型框架受力過程進行了分析，建立了基於結構變形的體外預應力筋應力變化分析方法，推導出了體外預應力鋼筋混凝土框架倒塌破壞的極限荷載簡化計算公式，可用來預估體外預應力鋼筋混凝土框架考慮懸鏈線作用的極限承載力。研究成果將為體外預應力鋼筋混凝土框架的抗倒塌結構設計提供更為可靠的試驗依據，也為既有鋼筋混凝土框架結構的抗連續倒塌加固和改造提供依據。
