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    基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

    时间:2021-05-10 12:12:07 来源:星星阅读网 本文已影响 星星阅读网手机站


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    摘   要:为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估. 结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%. 最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.

    关键词:全装配式混凝土结构;结构连续倒塌;有限元宏模型;拆除构件法;静动力校验

    中图分类号:TU375.4                            文献标志码:A

    Abstract:To study the progressive collapse performance of fully assembled concrete frame structures, based on the static and dynamic tests of two fully assembled specimens (PC1 and PC2) and one cast-in-situ specimen (RC), three sub-structural macro-models were established by using OpenSees finite element software, and the results of model verification were compared with test results. Two seven-story fully assembled frame structures (PC1-Frame, PC2-Frame) and a cast-in-situ frame (RC-Frame) were designed. Progressive collapse analysis was conducted for the residual structure of which middle and exterior column at the bottom were removed by using column removal method, respectively. The results showed that removing exterior columns was more easier to cause collapse than removing middle columns, and the displacement time history curve amplitude of failure point of PC1-Frame was larger than that of RC-Frame; The ultimate bearing capacity of PC1-Frame and PC2-Frame was 30% and 20.5% lower than that of RC-Frame in the case of removing mid-column, 26.9% and 22.3% lower in the case of removing exterior -column, respectively. Finally, the validity of the simplified non-linear dynamic analysis method based on the principle of equal energy was verified, and it is found that the dynamic amplification factor decreased with the structure entering the plastic stage.

    Key words:fully assembled concrete structures;progressive collapse;finite element macro-model;column removal method;calibration based on static and dynamic tests

    發展装配式建筑结构体系是推动我国建筑工业化和住宅产业化的重要途径,其具有高品质、低能耗、高效益等优点,更能适应社会主义市场经济发展的大量需求. 另一方面,1968年英国伦敦东部的Ronan Point住宅因煤气爆炸发生连续倒塌事故[1]引起了国内外学者对结构抗连续倒塌研究的关注. 英国、欧洲和美国等纷纷颁布了相关的防倒塌设计规范[2-7], 我国结构设计规范中也有所涉及[8-10].

    结构的连续倒塌是指由于意外事件或灾害造成整体结构的局部破坏,从而触发连锁反应导致破坏进行扩散,最终结构主体丧失了承载力后发生的大范围坍塌[11]. 近年来,国内外学者对结构抗连续倒塌的研究陆续展开. 2007年,易伟建等[12]研究1榀4跨3层的RC框架结构的倒塌性能,研究了结构受力机制的转换过程. 2008年,Khandelwal等[13]提出了采用Pushdown分析方法来评估结构的抗连续倒塌能力,并在一个10层的二维框架上进行了应用. 2011年,Li等[14]对2个RC框架结构进行了抗连续倒塌数值研究,详细研究了现有的拉结力法的基本原理. 2012年,Kai等[15]设计并试验了6个不同跨度长度的1/3缩尺的钢筋混凝土梁柱子结构,以研究角支撑突然拆除后钢筋混凝土子结构的动力荷载重分布性能. 2015年,Qian等[16]对6个1/4比例的钢筋混凝土试件进行了试验,给出了破坏模式、荷载位移关系、荷载重分布响应和应变测量结果并讨论了各机构对承载能力的贡献. 2017年,于晓辉等[17]利用 OpenSees有限元软件建立了可以考虑悬链线效应的钢筋混凝土框架宏模型,采用替代路径法对1栋10层钢筋混凝土框架结构进行抗连续倒塌能力的分析. 2017年,Yu等[18]以2种不同跨高比的典型钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用Pushdown分析方法评估具有初始损伤的结构的剩余承载能力. 2019年,易伟建等[19]采用Pushdown方法对移除柱后的钢筋混凝土平面框架进行抗连续倒塌能力分析,结果表明随着楼层的增加,单层平均承载力降低,结构体系连续倒塌概率增大.

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