考虑楼板作用的RC框架抗连续倒塌分析与整体稳固性评估

摘要

在英国RonanPoint公寓发生倒塌之后，结构的连续倒塌问题走进了各国学者的视线，“911”事件更是掀起了对结构连续倒塌的研究浪潮。近年来，一些学者对楼板在连续倒塌过程中所起的作用进行了研究，这些研究大都为受力机理的定性分析，缺乏楼板对结构连续倒塌承载力与整体稳固性贡献的定量研究。为了准确合理地进行结构抗连续倒塌设计，需要定量地分析楼板对结构抗连续倒塌承载力与整体稳固性的贡献。　　本文采用SAP2000建立了RC框架结构模型，通过静力非线性分析方法对空间框架子结构与空间框架整体结构进行连续倒塌分析，研究楼板对连续倒塌过程中受力机制产生的影响，并定量地评估了整体结构的稳固性，以期为工程师在进行结构设计时提供参考。主要研究内容包括：　　(1)根据已有试验，在SAP2000中合理选择单元和材料应力应变关系，建立梁柱子结构、T形梁、单向梁板子结构、双向梁板子结构的有限元分析模型。有限元结果与试验结果达到良好的吻合，验证了模型的合理性，为后续研究奠定基础。　　(2)以2×2跨的RC梁板子结构为研究对象，通过对荷载—位移曲线、梁钢筋应力云图、楼板单位长度内力云图等进行分析，研究了RC梁板子结构在连续倒塌过程中的受力机制。结果表明，楼板的存在能够显著提高抗连续倒塌承载力，且会使得荷载?位移曲线的转换点提前。　　(3)研究了混凝土强度等级、楼板厚度、楼板配筋率、长宽比、梁配筋率以及梁截面尺寸对梁板子结构承载力的影响，并基于各参数分析提出了承载力的经验设计公式。　　(4)对满足中国规范的空间框架整体结构进行Pulldown分析，选取“相对承载力”作为指标对移柱后纯框架与考虑楼板作用的框架的整体稳固性水平进行评估。结果表明，考虑楼板作用后，结构的整体稳固性水平明显提高。进而分析考虑楼板作用后，不同移柱位置的框架与各抗震设防烈度下的框架的整体稳固性水平，并给出提高整体稳固性水平的加强措施，供实际工程参考。

目录

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目 录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2结构连续倒塌研究现状

1.2.1纯框架连续倒塌研究

1.2.2考虑楼板的框架连续倒塌研究

1.3整体稳固性及其量化指标研究现状

1.3.1关于连续倒塌整体稳固性设计的规范

1.3.2整体稳固性量化指标研究

1.4主要研究内容和总体思路

1.4.1主要研究内容

1.4.2总体思路

第2章 有限元建模与验证

2.1概述

2.2有限元模型建立

2.2.1单元

2.2.2梁与板的连接

2.2.3材料本构

2.2.4加载方式与边界条件

2.3模型验证

2.3.1RC 梁柱子结构

2.3.2T形梁

2.3.3单向梁板子结构

2.3.4双向梁板子结构

2.4本章小结

第3章 考虑楼板作用的 RC 框架压膜机制承载力

3.1概述

3.2RC框架结构设计

3.3RC梁板结构抗倒塌受力机制

3.4RC梁板结构抗倒塌承载力影响因素

3.4.1混凝土强度等级

3.4.2楼板厚度

3.4.3楼板配筋率

3.4.4楼板宽度

3.4.5梁配筋率

3.4.6梁截面尺寸

3.5经验设计公式

3.6本章小结

第4章 考虑楼板作用的 RC 框架结构整体稳固性评估

4.1概述

4.2基于能量的非线性静力 Pulldown 分析方法

4.3整体稳固性指标

4.4楼板对结构整体稳固性的影响

4.5带楼板框架结构整体稳固性影响因素

4.5.1移柱位置

4.5.2抗震设防烈度

4.5.3加强措施

4.6本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文