大跨鋼骨混凝土框架結構高鐵站房倒塌破壞機制研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路交通的迅猛發(fā)展，我國各大中心城市建設了與之配套的大型鐵路站房。因其功能的多樣性，容納空間的高要求，主站房結構形式通常為較復雜的大跨框架結構。大型鐵路站房承擔著高鐵交通樞紐的重責，其一旦發(fā)生倒塌將會產(chǎn)生巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。然而，現(xiàn)有抗連續(xù)性倒塌分析研究中主要是針對普通鋼筋混凝土框架結構，對此類大跨度鋼骨混凝土框架結構的研究十分少。
　　本文參考普通鋼筋混凝土結構抗連續(xù)性倒塌研究方法，采用LS-DYNA軟件基于非

2、線性動力分析通過拆除構件方法，對一采用了纖維梁單元的典型大型鐵路主站房結構進行數(shù)值模擬。分析拆除單根底層柱、兩根底層柱和三根底層柱情況下剩余結構動力響應;取一榀典型框架分析結構的抗倒塌機制;基于結構抗倒塌機制評價了我國抗連續(xù)性倒塌設計規(guī)范中拉結力法對于該結構的適用性。論文的主要研究內容及研究成果如下:
　　1.對拆除了角柱、長邊中柱、短邊中柱、內柱工況下的剩余結構進行動力響應分析。結構變形分析結果表明，一根柱與兩根柱失效時結構均未

3、發(fā)生倒塌，三根柱失效工況中僅角部三根柱失效時結構發(fā)生倒塌，其他三工況下結構雖未倒塌但變形發(fā)展很大;剩余結構柱軸力分析結果表明，拆柱節(jié)點相鄰柱軸壓力變化最為明顯;拆柱處所在兩榀框架彎矩分析結果表明，與拆柱處相連梁梁端彎矩變化最為顯著，梁拆柱處相連端，下部受壓，彎矩為正，數(shù)值顯著增加;另一端，產(chǎn)生負彎矩，且變化最為明顯。
　　2.取一榀典型框架進行結構連續(xù)性倒塌破壞機制分析。單柱失效的情況下，結構發(fā)生小變形，角柱失效時為梁機制抵抗結構

4、連續(xù)性倒塌，中柱失效時為壓拱機制。雙柱失效的情況下，角柱與中柱失效皆以梁端提供彎矩進一步抵抗倒塌。三柱失效的情況下，拆除底層角部三根柱后結構發(fā)生倒塌，倒塌前以梁機制提供抗倒塌的承載力;拆除三根中柱時梁中出現(xiàn)軸拉力，形成懸索作用。
　　3.對大跨鋼骨混凝土框架結構設計采用的抗倒塌破壞機制進行探索。認為結構設計采用我國規(guī)范拉結力法中梁機制公式時可偏于安全的對結構進行抗連續(xù)性倒塌設計，懸索公式中的相關參數(shù)并不適合該類大跨結構，若使用需做