RC框架结构抗连续倒塌和抗震设计统一方法
发布时间：2021-08-02 01:48
建筑结构在使用过程中可能会遭受到燃气爆炸、恐怖袭击、火灾、飓风等偶然事件的作用,结构的完整性可能会遭受破坏;若剩余结构构件不具备足够的鲁棒性,则结构可能发生连续倒塌。国内外的连续倒塌事故造成的后果触目惊心,如英国罗南角公寓连续倒塌、美国世贸双子塔连续倒塌以及江西丰城发电厂施工平台连续倒塌。为研究钢筋混凝土（RC）框架结构的连续倒塌机制,国内外学者进行了大量试验及数值模拟,探讨梁、楼板等结构构件以及填充墙等非结构构件对结构抗连续倒塌性能的影响。避免结构发生连续倒塌最有效的方法是对结构进行抗连续倒塌设计。本文以RC框架结构的抗连续倒塌设计方法为研究对象,研究内容包含以下3方面:（1）RC框架结构连续倒塌试验收集、分析。共收集49个双跨梁的连续倒塌试验,分析了这些试件承载力特征、变形特征与梁跨高比的关系并给出连续倒塌条件下双跨梁的极限变形能力的简易判别方法。对拆除不同位置柱的梁-板子结构的能力曲线、破坏特征进行分析,得到梁-板子结构抗连续倒塌性能的基本特征。对RC填充墙平面框架连续倒塌试验的统计分析发现含有填充墙的平面框架在线弹性阶段刚度、强度较高;填充墙改变了框架梁的失效模式,却不影响试件...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坍塌结构底层平面图[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-1-第1章绪论1.1建筑结构的连续倒塌问题建筑结构在使用过程中，可能遭受多种偶然事件如地震、爆炸、火灾、强风、恐怖袭击等的作用，结构完整性将不可避免地遭受破坏。现有以可靠度理论为基础的结构设计理论通过“放大”作用在结构上的外荷载、“缩斜结构所用材料的强度保证结构在正常使用状态及地震、强风等的作用下具有较高的安全裕度，在一定程度上保证结构的安全性；但这些针对完整结构进行设计的结构设计理论不一定能保证非完整结构的安全性。而在前述偶然事件的作用下，结构的完整性可能遭受损坏，若剩余结构不能承受结构构件突然失效引起的动力荷载，则结构可能发生连续倒塌。我国建筑结构抗倒塌设计规范[1]将连续倒塌定义为“由初始的局部破坏，从构件到构件扩展，最终导致一部分结构倒塌或整个结构倒塌”。表1-1是一些典型的连续倒塌案例，从这些案例可以看出：结构连续倒塌可发生在施工、使用、改造、拆除等过程中，如案例1（事故报告见参考文献[2]）中上海长宁区厂房的连续倒塌就发生在项目改造过程中。该厂房楼层平面图如图1-1，坍塌现场如图1-2。事故主要原因为一层A轴砖墙及承重柱失稳丧失承载力。随后，由于剩余结构不能承受竖向动力荷载诱发二层A0至D轴线间结构发生连续倒塌。事故共造成12名作业人员死亡、10名作业人员重伤、2名管理人员和1名作业人员轻伤，造成直接经济损失约为3430万元。图1-1坍塌结构底层平面图[2]图1-2坍塌事故现场[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-1.2.1.2拉结构件法拉结构件法要求在结构中布置足够多的内部拉结（纵向拉结、横向拉结）、周边拉结、竖向拉结，如图1-3。DoD2016中详细规定了拉结构件法的设计流程与基本要求，要求在结构的楼板中布置足够的水平拉结、周边拉结材料，在竖向承重构件中布置足够多的竖向拉结材料，从而提高结构整体性好。对于结构所需拉结材料的数量，DoD2016给出了基于经验的设计参数。该设计方法设计流程明确，可在一定程度上能提高建筑结构的抗连续倒塌能力。图1-3拉结构件法示意图1.2.1.3拆除构件法拆除构件法要求在结构中依次拆除部分竖向承重构件，验算剩余结构是否发生连续倒塌；若剩余结构发生连续倒塌，则需要对剩余结构进行重新设计，使其具有足够的鲁棒性，即保证结构不发生连续倒塌。分析剩余结构抗连续倒塌能力的方法包括线性静力法、非线性静力法、非线性动力法。（1）线性静力法线性静力法采用线性的静力方法分析结构中竖向承重构件失效的动力过程。该方法要求拆除结构竖向承重构件后，在失效构件上部且与失效构件相邻的区域布置放大的荷载（取结构设计时不考虑地震作用的荷载组合乘以动力放大系数，设计规范给出了动力放大系数的取值方法），对剩余结构进行线性受力分析。该方法过程简便，仅能使用于较为规整的结构。（2）非线性静力法非线静力法需借助结构分析软件对结构进行抗连续倒塌性能分析。该方法要求首先建立拆除构件后结构的3维模型，在失效构件上部相邻区域作用放大的荷载，其他区域仍使用常规设计时的荷载组合（不考虑地震作用）。在软件中对结构进行连续倒塌分析时对至少分10步将荷载加载在剩余结构上判断其抗连续倒塌能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑全填充墙作用的钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能分析[J]. 喻君,甘艺平,李爽. 建筑结构学报. 2019(11)
[2]带板钢筋混凝土框架连续倒塌理论分析[J]. 高佳明,刘伯权,黄华,周长泉. 工程力学. 2018(07)
[3]考虑受拉薄膜效应的板块平衡法修正及在混凝土双向板中的应用[J]. 张大山,董毓利,房圆圆. 工程力学. 2017(03)
[4]钢筋混凝土单向梁板子结构抗连续倒塌试验研究[J]. 初明进,周育泷,陆新征,李易. 土木工程学报. 2016(02)
[5]钢筋混凝土空间框架结构连续倒塌性能的试验研究[J]. 熊进刚,吴赵强,何以农,聂晓霞,夏晨风. 南昌大学学报(工科版). 2012(03)
[6]配筋率对钢筋混凝土框架梁极限承载力的影响——拱效应试验研究[J]. 陈明辉,宋晓胜,苏幼坡. 自然灾害学报. 2010(01)
[7]砌体结构弹性模量取值方法[J]. 刘汉阳,肖小松. 河北建筑工程学院学报. 1996(01)
博士论文
[1]加筋高性能砂浆—粘钢联合加固RC框架连续倒塌性能研究[D]. 高佳明.长安大学 2017
[2]常温及火灾下钢筋混凝土板的受拉薄膜效应计算模型[D]. 张大山.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]CFRP修复连续倒塌RC框架结构的试验及方法[D]. 张海瑜.哈尔滨工业大学 2017
[2]火灾下及火灾后约束混凝土双向板承载性能研究[D]. 安晓莉.中国矿业大学 2017
本文编号：3316643
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坍塌结构底层平面图[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-1-第1章绪论1.1建筑结构的连续倒塌问题建筑结构在使用过程中，可能遭受多种偶然事件如地震、爆炸、火灾、强风、恐怖袭击等的作用，结构完整性将不可避免地遭受破坏。现有以可靠度理论为基础的结构设计理论通过“放大”作用在结构上的外荷载、“缩斜结构所用材料的强度保证结构在正常使用状态及地震、强风等的作用下具有较高的安全裕度，在一定程度上保证结构的安全性；但这些针对完整结构进行设计的结构设计理论不一定能保证非完整结构的安全性。而在前述偶然事件的作用下，结构的完整性可能遭受损坏，若剩余结构不能承受结构构件突然失效引起的动力荷载，则结构可能发生连续倒塌。我国建筑结构抗倒塌设计规范[1]将连续倒塌定义为“由初始的局部破坏，从构件到构件扩展，最终导致一部分结构倒塌或整个结构倒塌”。表1-1是一些典型的连续倒塌案例，从这些案例可以看出：结构连续倒塌可发生在施工、使用、改造、拆除等过程中，如案例1（事故报告见参考文献[2]）中上海长宁区厂房的连续倒塌就发生在项目改造过程中。该厂房楼层平面图如图1-1，坍塌现场如图1-2。事故主要原因为一层A轴砖墙及承重柱失稳丧失承载力。随后，由于剩余结构不能承受竖向动力荷载诱发二层A0至D轴线间结构发生连续倒塌。事故共造成12名作业人员死亡、10名作业人员重伤、2名管理人员和1名作业人员轻伤，造成直接经济损失约为3430万元。图1-1坍塌结构底层平面图[2]图1-2坍塌事故现场[2]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-1.2.1.2拉结构件法拉结构件法要求在结构中布置足够多的内部拉结（纵向拉结、横向拉结）、周边拉结、竖向拉结，如图1-3。DoD2016中详细规定了拉结构件法的设计流程与基本要求，要求在结构的楼板中布置足够的水平拉结、周边拉结材料，在竖向承重构件中布置足够多的竖向拉结材料，从而提高结构整体性好。对于结构所需拉结材料的数量，DoD2016给出了基于经验的设计参数。该设计方法设计流程明确，可在一定程度上能提高建筑结构的抗连续倒塌能力。图1-3拉结构件法示意图1.2.1.3拆除构件法拆除构件法要求在结构中依次拆除部分竖向承重构件，验算剩余结构是否发生连续倒塌；若剩余结构发生连续倒塌，则需要对剩余结构进行重新设计，使其具有足够的鲁棒性，即保证结构不发生连续倒塌。分析剩余结构抗连续倒塌能力的方法包括线性静力法、非线性静力法、非线性动力法。（1）线性静力法线性静力法采用线性的静力方法分析结构中竖向承重构件失效的动力过程。该方法要求拆除结构竖向承重构件后，在失效构件上部且与失效构件相邻的区域布置放大的荷载（取结构设计时不考虑地震作用的荷载组合乘以动力放大系数，设计规范给出了动力放大系数的取值方法），对剩余结构进行线性受力分析。该方法过程简便，仅能使用于较为规整的结构。（2）非线性静力法非线静力法需借助结构分析软件对结构进行抗连续倒塌性能分析。该方法要求首先建立拆除构件后结构的3维模型，在失效构件上部相邻区域作用放大的荷载，其他区域仍使用常规设计时的荷载组合（不考虑地震作用）。在软件中对结构进行连续倒塌分析时对至少分10步将荷载加载在剩余结构上判断其抗连续倒塌能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑全填充墙作用的钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能分析[J]. 喻君,甘艺平,李爽. 建筑结构学报. 2019(11)
[2]带板钢筋混凝土框架连续倒塌理论分析[J]. 高佳明,刘伯权,黄华,周长泉. 工程力学. 2018(07)
[3]考虑受拉薄膜效应的板块平衡法修正及在混凝土双向板中的应用[J]. 张大山,董毓利,房圆圆. 工程力学. 2017(03)
[4]钢筋混凝土单向梁板子结构抗连续倒塌试验研究[J]. 初明进,周育泷,陆新征,李易. 土木工程学报. 2016(02)
[5]钢筋混凝土空间框架结构连续倒塌性能的试验研究[J]. 熊进刚,吴赵强,何以农,聂晓霞,夏晨风. 南昌大学学报(工科版). 2012(03)
[6]配筋率对钢筋混凝土框架梁极限承载力的影响——拱效应试验研究[J]. 陈明辉,宋晓胜,苏幼坡. 自然灾害学报. 2010(01)
[7]砌体结构弹性模量取值方法[J]. 刘汉阳,肖小松. 河北建筑工程学院学报. 1996(01)
博士论文
[1]加筋高性能砂浆—粘钢联合加固RC框架连续倒塌性能研究[D]. 高佳明.长安大学 2017
[2]常温及火灾下钢筋混凝土板的受拉薄膜效应计算模型[D]. 张大山.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]CFRP修复连续倒塌RC框架结构的试验及方法[D]. 张海瑜.哈尔滨工业大学 2017
[2]火灾下及火灾后约束混凝土双向板承载性能研究[D]. 安晓莉.中国矿业大学 2017
本文编号：3316643
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