高层框架结构中大跨度空心楼板对抗连续倒塌能力影响的研究

发布时间：2020-08-31 12:32

　　近年来地震、火灾、海啸、爆炸等导致结构连续倒塌的事故频发,引发各国学者对结构倒塌分析领域的不断探索和研究。国外对结构连续倒塌的研究十分系统,而我国对连续倒塌的研究还处于初步阶段。同时随着我国经济的发展,大跨度空心楼盖在高层建筑中应用广泛,其具有深刻的研究意义。本文以结构分析通用软件SAP2000作为计算工具,对大跨度空心楼板对高层框架结构抗连续倒塌能力的影响进行了分析,研究对象选取以国内现行规范设计的工程实例,工程项目为带20m×24m大跨度楼盖的27m高度的框架结构。本文研究的具体内容如下:1.分别建立两种结构模型:(1)不考虑楼板作用的纯梁柱框架结构及(2)考虑楼板作用的板梁柱框架结构;并进行基于拆除构件法的非线性静力分析(Pushdown分析),从结构承载力、变形能力、倒塌破坏程度、关键构件受力机制等方面分析大跨度空心楼板对结构抗连续倒塌性能的影响。2.比较两种结构模型连续倒塌机制的不同点,总结出该高层框架结构在初始破坏下发生连续倒塌的规律,讨论本文的分析结构是否满足抗连续倒塌要求,并提出相关的设计建议。3.讨论研究大跨度空心楼板参数(配筋率、混凝土强度、板厚、空心率)对结构抗连续倒塌性能的影响,并提出大跨度空心楼板的相关设计建议。研究发现,大跨度空心楼板能有效提高结构抗连续倒塌承载力,减轻结构倒塌破坏程度,抗连续倒塌设计中应考虑楼板作用。考虑楼板作用,本文6度抗震设计下的大跨度空心楼板的高层建筑满足规范抗连续倒塌设计要求,说明空心楼板在大跨度框架结构中的适用性及经济性,但结构呈现“强梁弱柱”的破坏机制,拆除底层柱后结构承载力较低,且拆除角柱后结构承载力最低,建议在实际抗连续倒塌设计中,进一步加强“强柱弱梁”的设计,并加强底层柱,角柱的构造措施重点加强。大跨度空心楼板的板底配筋率、板厚及空心率对于结构抗连续倒塌能力的影响较大,建议通过适当增加楼板板底配筋率或减小楼板空心率来提高结构抗连续倒塌能力。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU973.15;TU312.3
【部分图文】：

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等事故发生频率升高，更紧迫需要开展结构连续倒塌的研究。楼板对高层建筑结构的整体性能有重要作用，研究认为现浇楼板对结构的抗连续倒塌能力有贡献，而各国现行的针对结构抗连续倒塌设计的规范指南中也并没有考虑楼板的作用，且现阶段对其在结构抗连续倒塌的影响研究并不充分，故进一步对楼板在结构抗连续倒塌中贡献的研究有其必要性。尤其随着我国经济的发展，现代建筑对于建筑高度、层高及使用空间等要求越来越高，如大会议室、图书馆、多功能厅、电影院等需要大使用空间，因此高层建筑中常有相对独立的大跨度混凝土楼屋盖的设计，而现浇空心楼板在大跨度楼板中的应用越来越广泛，选择带现浇空心楼板的高层建筑进行研究有一定的代表性，有利于高层建筑及结构设计的发展。考虑高层建筑中的大跨度现浇空心楼盖进行连续倒塌的研究，一方面研究常规设计下的大跨度空心楼盖的高层建筑是否具有足够的抗连续倒塌的能力，另一方面对高层建筑的连续倒塌机制以及大跨度空心楼盖的性能进行分析，将会对高层建筑及大跨度空心楼板的合理设计有重要的指导意义，为实际工程提供设计依据。

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图 2-4 空心试验楼板是筒芯式空心楼板，由式（2-2）距中心轴距离 = 11.88mm，建立非线性分模式（分级加载）进行分析计算，其分析结载q(K/mN2)

【参考文献】