鋼筋混凝土框架柱突然失效試驗研究.pdf

1、近幾十年，隨著工程技術(shù)水平的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展。與此同時，結(jié)構(gòu)安全性要求也不斷提高。自從“9.11”事件之后，結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌研究日益引起人們重視。在工程結(jié)構(gòu)漫長的使用壽命里，可能遭遇各種偶然突發(fā)災(zāi)害事件（偶然作用），如爆炸、沖擊、火災(zāi)等，不可避免地會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部破壞或損傷，如果剩余結(jié)構(gòu)不能有效地承擔(dān)結(jié)構(gòu)初始破壞和損傷造成的不平衡荷載或內(nèi)力變化，剩余結(jié)構(gòu)就會進一步發(fā)生破壞，這種破壞可能引起多米諾骨牌式的連鎖反應(yīng)，

2、導(dǎo)致破壞在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)不斷發(fā)展，從而造成結(jié)構(gòu)的大范圍內(nèi)嚴(yán)重破壞甚至整個結(jié)構(gòu)的倒塌，也就是連續(xù)性倒塌。
　　本文在“985”工程專項經(jīng)費(編號:531106004003)、“千人計劃”專項經(jīng)費（編號:531106004009）、教育部“建筑安全與節(jié)能”重點試驗室的資助下進行了大比例框架的豎向構(gòu)件突然失效倒塌試驗研究工作，并結(jié)合有限元和數(shù)值分析的方法進行專項研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在大比例結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌試驗中，利用氫氣沖

3、擊炮實現(xiàn)了豎向構(gòu)件快速失效，該方法設(shè)備簡單，安全可靠，對試驗數(shù)據(jù)的采集干擾小，并通過試驗驗證了這個方法的可行性。
　　2.對試驗構(gòu)件的拆除順序和位置、試驗構(gòu)件的拆除方法、試驗的加載方法以及試驗數(shù)據(jù)的采集方法進行了專項研究，以保證試驗取得預(yù)期的成果。
　　3.為研究框架結(jié)構(gòu)在邊柱、中柱突然失效瞬間結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)、內(nèi)力重分布和破壞形態(tài)，進行了1/2比例三層三跨鋼筋混凝土框架的倒塌試驗。通過研究破壞瞬間結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)、加速度反應(yīng)、

4、鋼筋應(yīng)變和裂縫分布情況，揭示了結(jié)構(gòu)在豎向構(gòu)件失效時的抗倒塌性能。試驗結(jié)果表明按照抗震規(guī)范進行設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)在底層單個邊柱或單個中柱突然失效時具有較好的抗連續(xù)倒塌性能;在底層兩個邊柱突然失效時將產(chǎn)生較大的變形，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，并導(dǎo)致局部倒塌。同時試驗發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的后期變形在倒塌過程中具有重要意義。
　　4.采用SAP2000有限元程序進行了線性動力分析，對結(jié)構(gòu)在試驗瞬間的受力狀態(tài)進行了模擬，分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好;同時采用SAP2

5、000有限元程序進行了非線性靜力分析，用于分析結(jié)構(gòu)在豎向構(gòu)件失效后塑性鉸產(chǎn)生的順序，從而揭示結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的過程;并根據(jù)懸鏈效應(yīng)計算出了結(jié)構(gòu)的極限荷載。
　　5.通過數(shù)值分析與試驗相結(jié)合的方法重點研究了結(jié)構(gòu)在豎向構(gòu)件失效時產(chǎn)生的動力效應(yīng)問題，研究表明因結(jié)構(gòu)材料在快速荷載作用下強度提高、變形滯后的原因，動力效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著。
　　6、根據(jù)試驗過程中觀測到的結(jié)構(gòu)變形和試驗現(xiàn)象，闡述了結(jié)構(gòu)在豎向構(gòu)件突然失效后的倒塌過程，并將