體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架抗連續(xù)倒塌性能研究

本項(xiàng)目圍繞體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在極端災(zāi)害下的抗倒塌性能展開研究，通過靜力試驗(yàn)手段和理論分析方法，開展了體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架在關(guān)鍵柱失效后的抗倒塌性能研究，主要的研究工作如下：（1）通過對(duì)單層雙跨體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土模型框架進(jìn)行靜力倒塌實(shí)驗(yàn)，分析了框架在局部豎向構(gòu)件失效后的受力機(jī)制與懸鏈線作用機(jī)理，并對(duì)比了框架在預(yù)應(yīng)力筋加固前后破壞形態(tài)與極限承載力的變化。研究結(jié)果表明：中柱失效后，體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架的連續(xù)倒塌過程分為4個(gè)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(jié)構(gòu)主要通過壓拱機(jī)制和懸鏈線機(jī)制進(jìn)行內(nèi)力重分配。懸鏈線機(jī)制提供的抗力由側(cè)向約束的剛度和強(qiáng)度決定，當(dāng)柱對(duì)梁提供的水平約束不足時(shí)，框架的倒塌抗力隨豎向位移的增大而不斷下降。體外預(yù)應(yīng)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(jìn)行了體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架的數(shù)值模擬分析，研究了混凝土強(qiáng)度等級(jí)、布筋形式、初始預(yù)應(yīng)力值和轉(zhuǎn)向塊等參數(shù)對(duì)鋼筋混凝土框架倒塌抗力的影響，探明了體外預(yù)應(yīng)力框架的設(shè)計(jì)參數(shù)與倒塌抗力分布規(guī)律關(guān)系；（3）結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂蚣苁芰^程進(jìn)行了分析，建立了基于結(jié)構(gòu)變形的體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力變化分析方法，推導(dǎo)出了體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架倒塌破壞的極限荷載簡(jiǎn)化計(jì)算公式，可用來預(yù)估體外預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架的抗倒塌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供更為可靠的試驗(yàn)依據(jù)，也為既有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌加固和改造提供依據(jù)。 2100433B

燃?xì)獗ā⒖植酪u擊、火災(zāi)等偶然作用引起的建筑結(jié)構(gòu)局部破壞后所產(chǎn)生的連續(xù)倒塌可能造成生命和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。在偶然荷載作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非線性大變形，且不斷積累損傷，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)薄弱部位或關(guān)鍵構(gòu)件失效。當(dāng)關(guān)鍵構(gòu)件，如柱子失效時(shí)，失效柱處梁需形成懸索效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)具有良好的跨越能力，才能避免結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌。體外預(yù)應(yīng)力鋼筋具有強(qiáng)度高，變形大的優(yōu)點(diǎn)，可以與框架梁共同作用，利用懸索效應(yīng)，阻止結(jié)構(gòu)變形的進(jìn)一步增大，從而防止連續(xù)性倒塌。本項(xiàng)目擬通過擬動(dòng)力試驗(yàn)手段和非線性靜力pushdown分析方法，開展體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架在柱失效后的抗倒塌性能研究，探明體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計(jì)參數(shù)與框架抗連續(xù)倒塌抗力分布規(guī)律關(guān)系，揭示體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架在柱失效后的受力機(jī)制與懸索作用機(jī)理，提出考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋懸索作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)極限承載力計(jì)算方法，為進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架設(shè)計(jì)及加固與改造設(shè)計(jì)提供參考。

前言

第1章緒論

第2章結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法

第3章基于頻率靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法研究

第4章考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析

第5章索失效的模擬方法研究

第6章?lián)螚U截面和間距對(duì)連續(xù)倒塌的影響

第7章應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)

第8章提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施

第9章新廣州火車站屋蓋結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析

第10章天津梅江會(huì)展中心抗連續(xù)倒塌性能分析 2100433B

本書對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析方法、抗連續(xù)倒塌性能、提高抗連續(xù)倒塌能力的措施等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。具體內(nèi)容包括：根據(jù)大跨空間結(jié)構(gòu)的受力特性和荷載特點(diǎn)，提出基于頻率靈敏度的對(duì)稱分組方法來判斷大跨空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件；在ANSYS上二次開發(fā)出空間結(jié)構(gòu)靜力仿真分析程序，為空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供依據(jù)；提出采用預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬張弦結(jié)構(gòu)的拉索失效；給出防止張弦結(jié)構(gòu)發(fā)生上弦局部破壞和撐桿連鎖破壞的充分條件；提出采用應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)。結(jié)合新廣州火車站和天津梅江會(huì)展中心張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，探討大跨空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，提出多種張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的措施。

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