考虑周边约束钢筋混凝土梁柱结构抗倒塌性能试验研究

发布时间：2020-05-14 17:51

【摘要】：近年来,结构的抗倒塌问题逐渐引起了国内外学者的广泛关注。结构的倒塌受力机制与梁截面尺寸、高跨比、配筋率、楼板,以及框架柱的侧向约束刚度等因素有关。目前针对结构抗倒塌性能的试验研究较少考虑周边约束刚度对结构抗倒塌性能的影响,因此有必要进行考虑周边约束的梁柱结构抗倒塌性能试验研究,解决约束形式与刚度变化在倒塌受力性能与转换机理方面的问题。本文通过试验和数值模拟的方法,对混凝土梁柱结构抗倒塌性能进行研究。(1)、采用静力试验方法完成了4榀钢筋混凝土梁柱结构的移柱加载抗倒塌性能试验,其中3榀为不同侧向约束刚度的现浇结构,另外1榀为采用规范设计的钢筋焊接连接形式的装配整体式结构。试验获取了钢筋混凝土梁柱结构的倒塌过程中的荷载位移、侧向约束、水平位移、应变变化、裂缝开展与破坏形态等试验结果,为下一步混凝土梁柱结构抗倒塌性能分析与数值模拟提供数据支持。(2)、通过对比3榀不同周边约束的现浇钢筋混凝土梁柱结构的倒塌试验结果,分析了不同边跨约束对结构抗倒塌性能的影响,解决约束形式与刚度在倒塌受力性能与转换机理方面的问题。讨论了抗倒塌规范中拉结构件法,分析了周边约束等因素对拉结承载力计算的影响。(3)、通过对比2榀相同约束形式的装配式结构和现浇结构的倒塌试验结果,探讨两者在破坏形态、承载能力以及变形能力等抗倒塌性能方面的差异,研究基于“等同现浇”设计的装配整体式混凝土结构抗倒塌设计方法。(4)、基于OpenSEES非线性有限元平台,选取合适的钢筋和混凝土本构模型,采用基于位移的非线性梁柱纤维单元模型,对考虑周边约束现浇结构的试验结果进行数值模拟计算。基于上述OpenSEES计算模型,分析了周边约束刚度和边柱截面尺寸等因素对结构抗倒塌性能的影响,进行了梁柱结构的抗倒塌受力机制分析。
【图文】：

考虑周边约束钢筋混凝土梁柱结构抗倒塌性能试验研究.2 典型结构连续倒塌事件2.1 英国 Ronan Point 公寓倒塌事故1968 年 5 月 16 日，英国伦敦一幢 22 层装配式墙板结构（Ronan Point）第 18 层发生燃气爆炸事故，爆炸导致公寓角部区域完全倒塌破坏（图 1.炸冲击波把第 18 层外墙从墙板节点处推离并坠落，18 层以上的外墙也因此支撑跟着下坠，楼板由于没有外墙支撑而发生破坏。坠落的结构压在下层楼，造成大楼东南角墙板和楼板沿着楼板破坏线倒塌（图 1.2）。该建筑采用3 所示墙板节点，但在施工时并没有采用钢筋来加强楼板与楼板之间及其上板之间的连接，不可靠的节点接连形式使结构发生连续倒塌[6]。加上当时装结构施工技术和构造措施不够完善，也没对公寓结构进行抗连续倒塌设计，酿成惨剧。

工程硕士学位论文1.2.2 中国唐山 7.8 级大地震装配式框架结构倒塌1976 年 7 月 28 日，中国河北唐山一带发生里氏 7.8 级大地震。唐山地震中，现浇框架全部倒塌的较少，预制装配式结构则发生大量倒塌破坏。在 7、8度烈度区，装配式结构一般遭受轻微损坏或中等破坏，也有建筑局部倒塌。在 8度以上烈度区，大多装配式结构局部或全部倒塌，主要震害特点为“墙倒架垮”、“上重下轻”[7]。调查发现，大量装配式框架预制梁在支座处拉脱倾倒，节点发生破坏(图 1.4 a))。框架梁发生剪切破坏，导致预制楼板坠落(图 1.4b))。由于当时规范设计节点的性能低下，预制结构和连接都很脆弱，加上施工水平落后，导致预制结构完全不能抵抗水平侧向力，使得绝大多数装配式结构在地震作用下发生倒塌。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375

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本文编号：2663717