沖擊作用下鋼筋混凝土框架抗連續(xù)倒塌試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，偶然荷載作用下結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌研究已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，然而現(xiàn)有的研究多集中在由于樓層關(guān)鍵構(gòu)件的突然失效而引起的連續(xù)倒塌，對(duì)由于上部坍塌樓層對(duì)下部樓層的沖擊作用引起的連續(xù)倒塌研究很少，隨著高層以及超高層建筑的廣泛應(yīng)用，對(duì)于沖擊荷載作用下鋼筋混凝土框架的抗連續(xù)倒塌研究顯得越來越重要。
　　(1)本文采用錘擊法對(duì)一榀單層兩跨鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)分別在空載、均布線荷載工況下進(jìn)行了動(dòng)力試驗(yàn)研究，對(duì)錘擊荷載作用下鋼筋混凝土框架的受

2、力狀態(tài)以及響應(yīng)特性進(jìn)行了分析和討論，分析結(jié)果表明：框架梁由彈性受力階段進(jìn)入拱效應(yīng)受力階段后，其剛度有所提高。試驗(yàn)框架所受的錘擊力幅值大于結(jié)構(gòu)的靜力承載能力，而結(jié)構(gòu)沒有倒塌且僅處于彈塑性受力階段，主要原因是錘擊力幅值主要由慣性力平衡，且力錘輸入結(jié)構(gòu)的能量有限不足以使結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌。
　　(2)本文采用自制沖擊加載裝置完成了一榀單層兩跨鋼筋混凝土平面框架的小當(dāng)量沖擊試驗(yàn)。研究了試驗(yàn)框架在沖擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性、內(nèi)力分布規(guī)律、鋼筋的

3、應(yīng)變率效應(yīng)以及沖擊質(zhì)量和沖擊高度對(duì)框架梁動(dòng)力響應(yīng)特性的影響，并對(duì)框架梁在沖擊荷載作用下的動(dòng)力荷載放大系數(shù)以及應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)鋼筋強(qiáng)度的影響程度進(jìn)行了探討和分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)鋼筋強(qiáng)度提高程度較低,屈服強(qiáng)度的最大放大系數(shù)為1.09-1.11之間，極限強(qiáng)度的最大放大系數(shù)為1.06-1.07之間。沖擊荷載作用下，框架梁的動(dòng)荷系數(shù)隨著沖擊高度的增加而增加，隨著結(jié)構(gòu)損傷程度和沖擊質(zhì)量的增加而下降。
　　(3)本文采用有限元軟件LS-

4、DYNA對(duì)兩個(gè)一層、四個(gè)三層鋼筋混凝土框架在沖擊荷載作用下的倒塌過程進(jìn)行了模擬，研究了沖擊荷載作用下鋼筋混凝土框架的受力性能，對(duì)各框架的破壞狀態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析，并對(duì)沖擊荷載作用下框架的倒塌過程以及位移、內(nèi)力等響應(yīng)特性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明：沖擊荷載作用下，鋼筋混凝土框架的受力過程均經(jīng)歷了明顯的拱效應(yīng)和懸索效應(yīng)階段，且沖擊荷載作用下鋼筋混凝土梁的最大內(nèi)力相對(duì)靜力承載能力有所提高。通過比較四個(gè)三層框架的抗連續(xù)倒塌能力，可知對(duì)一層框架梁進(jìn)行

5、加強(qiáng)可以充分發(fā)揮材料的性能又不影響結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力。
　　(4)采用有限元軟件 ATENA對(duì)兩個(gè)一層、四個(gè)三層鋼筋混凝土框架進(jìn)行了靜力性能分析。計(jì)算結(jié)果表明 ATENA軟件可以計(jì)算結(jié)構(gòu)從彈性階段到懸索效應(yīng)階段的全受力過程，框架在沖擊荷載以及靜載作用下破壞狀態(tài)類似。通過比較各框架的承載能力可知，在塑性受力階段，各框架的承載能力存在明顯的區(qū)別，在懸索效應(yīng)受力階段，各框架的承載能力差別相對(duì)較小?；陟o載承載能力以及沖擊荷載作用下的承載