鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能評(píng)估簡化方法研究

房屋結(jié)構(gòu)在遭受偶然荷載與作用時(shí)，如發(fā)生連續(xù)倒塌，將造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，是對(duì)安全的最大威脅?！?.11”事件的慘痛教訓(xùn)，已經(jīng)引起全世界土木工程技術(shù)人員的極大震驚。因此，開展建筑結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌研究，已引起世界各國政府和科技工作者的重視。本項(xiàng)目針對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)豎向連續(xù)倒塌的全過程、破壞模式和抗倒塌機(jī)制等問題開展系統(tǒng)深入的試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析。分別基于梁柱子結(jié)構(gòu)（兩跨梁、三根柱組成，且中柱缺失）和空間框架結(jié)構(gòu)（中柱或邊柱缺失），探討了鋼筋混凝土梁構(gòu)件和板構(gòu)件在不同豎向連續(xù)倒塌階段的破壞模式和抗倒塌作用機(jī)制，建立了梁柱子結(jié)構(gòu)和空間框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌力學(xué)模型，分別給出了其極限倒塌抗力的計(jì)算方法，并基于能量守恒原理，建議了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能簡化評(píng)估方法。本項(xiàng)目研究成果對(duì)于進(jìn)一步豐富與完善我國鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)規(guī)程及連續(xù)倒塌評(píng)估理論提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持。 2100433B

本項(xiàng)目擬以豎向單自由度變形假設(shè)為前提，以APM和EPP相結(jié)合的分析方法為手段，研究鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的簡化評(píng)估方法。通過理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬，明確在不同區(qū)域單個(gè)柱缺失條件下，鋼筋混凝土梁和板構(gòu)件在不同受力或變形階段的抗連續(xù)倒塌受力機(jī)理和抗連續(xù)倒塌性能，建立其靜力抗連續(xù)倒塌簡化反應(yīng)曲線，并基于能量守恒原理，建立其抗連續(xù)倒塌簡化能力曲線。基于疊加原理，根據(jù)各個(gè)構(gòu)件的抗連續(xù)倒塌簡化能力曲線，及極限狀態(tài)下構(gòu)件間的變形協(xié)調(diào)，建立整體框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌簡化能力曲線。將其與結(jié)構(gòu)的需求曲線比較來判斷結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能，并通過框架模型結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌試驗(yàn)和已有連續(xù)倒塌事故記錄進(jìn)行驗(yàn)證。項(xiàng)目成果可用于不同鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在不同區(qū)域柱缺失情況下，抗連續(xù)倒塌性能的準(zhǔn)確快速評(píng)估，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值；并可為此類結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供參考。

倒塌是結(jié)構(gòu)破壞的一種極端情況，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所力圖避免出現(xiàn)的災(zāi)難性后果。本項(xiàng)目以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，在對(duì)結(jié)構(gòu)遭受柱失效情況下的抗倒塌性能深入研究的基礎(chǔ)上，基于敏感性分析研究了替換荷載路徑原理與安全評(píng)估方法、基于能力需求曲線方法的抗倒塌性能評(píng)估方法以及基于位移的抗倒塌設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目研究主要內(nèi)容為現(xiàn)澆空間鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌試驗(yàn)與梁柱結(jié)構(gòu)對(duì)比試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)抗倒塌全過程數(shù)值模擬分析、替換荷載路徑原理與評(píng)估方法以及抗倒塌性能評(píng)估方法與設(shè)計(jì)方法等。項(xiàng)目研究主要目標(biāo)為深入掌握鋼筋混凝土空間框架結(jié)構(gòu)在快速移除過程中與之后的抗倒塌性能，基于最大限度耗盡結(jié)構(gòu)承載能力來保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生倒塌情況下，研究結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能評(píng)估方法以及替換荷載路徑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)體系。

結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌是指結(jié)構(gòu)因突發(fā)事件或嚴(yán)重超載而造成局部結(jié)構(gòu)破壞失效，繼而引起與失效破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致相對(duì)于初始局部破壞更大范圍的、不成比例的倒塌破壞。建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌近年來在歐美國家得到了廣泛關(guān)注，并頒布了相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國迄今還沒有制定有關(guān)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的標(biāo)準(zhǔn)。鑒于國際形勢發(fā)展的需要和國內(nèi)許多有關(guān)國計(jì)民生重大建筑有待建設(shè)，結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)更顯迫切和重要。本項(xiàng)目擬通過歸納、總結(jié)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各種偶然荷載作用下失效全過程，通過動(dòng)力非線性計(jì)算分析摸清失效后剩余結(jié)構(gòu)的工作性能與機(jī)理，提出結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌相關(guān)設(shè)計(jì)理論和結(jié)合我國特色的計(jì)算方法、構(gòu)造措施。本項(xiàng)目研究成果對(duì)我國結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和應(yīng)用前景。 2100433B

結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)是指結(jié)構(gòu)因偶然荷載造成結(jié)構(gòu)局部破壞失效，繼而引起失效破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致相對(duì)于初始局部破壞更大范圍的倒塌破壞。

作用

對(duì)于某些比較重要的建筑結(jié)構(gòu)，工程師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有責(zé)任防止結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的發(fā)生，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)在一定安全可靠度之下具有抵抗連續(xù)性倒塌的能力，當(dāng)偶然荷載造成結(jié)構(gòu)局部破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)能夠通過多種荷載路徑內(nèi)力重分布阻止破壞過大范圍的蔓延，盡可能減少人員的傷亡和結(jié)構(gòu)的破壞程度。 2100433B