钢框架结构的连续性倒塌分析与加固结题摘要

随着钢结构在工业以及民用建筑中的应用日益广泛，在恐怖主义爆炸袭击频繁的今天，研究钢结构建筑，特别是重要建筑，在偶然荷载作用下的结构响应以及抗倒塌性能，具有重大意义。本项目主要针对钢框架结构在中柱失效工况下的鲁棒性了研究。利用试验研究和数值模拟的方法，考察了无楼板以及带楼板三维刚性连接钢框架结构的抗连续性倒塌性能，并分析两大力学机制，即弯曲效应以及悬链线效应对结构抗倒塌能力的贡献；在试验数据的基础上，利用能量法估算结构体系在中柱突然失效后的动力响应。通过对比分析，揭示了楼板体系对钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响，并分析了混凝土强度、楼板厚度以及配筋率等参数对钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响。研究结果表明，刚性连接钢框架结构具有良好的延性以及抗倒塌性能；楼板对与结构的抗倒塌性能以及结构体系中抗倒塌力学机制的形成和发展都有着十分重要的影响；楼板体系可以提高结构体系的承载力，但是结构的延性有所降低；不带楼板和带楼板的试验模型均不会在中柱突然失效后发生连续性倒塌；美国国防部颁布的结构抗连续性倒塌设计规范（UFC 4-023-03）所给出的计算动力放大系数的方法不够准确也不够保守。在以上研究结果的基础上，提出了能够提高钢框架结构抗连续性倒塌性能的加固方法，即梁柱节点附近钢梁下翼缘加盖板；利用试验和数值模拟验证了该方法的有效性并讨论了该方法的经济性。总之，本研究对阐明钢框架结构在失效工况下的倒塌机理，从而进一步发展钢框架结构的抗连续性倒塌分析、设计与加固方法具有理论意义，指导作用和实用价值。 2100433B

主要针对楼板对钢框架结构鲁棒性的影响进行了研究。本项目主要研究内容以及意义包括：（1）进行了包括楼板、梁和柱等结构构件的钢框架子结构倒塌试验，并且令该试验发展成为今后钢框架结构连续性倒塌数值计算模型验证的Benchmark模型；（2）建立试验模型的三维精细化计算模型，并利用试验数据对其进行验证以确保该计算模型的精确度和可靠性；（3）利用已建立的计算模型，以非线性分析为主要研究方法，从微观角度研究楼板体系在钢框架结构连续性倒塌中所起的作用，特别是组合效应和薄膜效应，并以此为基础建立适用于设计工作的简化楼板计算模型；（4）提出利用FRP提高楼板的拉结强度从而提高现有钢框架结构抗连续性倒塌能力的加固方法，并利用试验研究与数值模拟相结合的方法验证其可行性。总之，本研究对厘清钢框架结构在失柱情况下的倒塌机理，从而进一步发展钢框架结构的抗连续性倒塌分析、设计与加固方法具有理论意义，指导作用和实用价值。

内容简介

本书介绍多高层建筑钢框架结构抗连续性倒塌性能的试验和理论研究成果，阐明多高层建筑钢框架结构抗连续性倒塌分析与设计方法。全书共分7章。第1章介绍国内外建筑结构抗连续性倒塌的研究、设计方法与规范概况；第2章和第3章介绍钢框架结构抗连续性倒塌的梁悬链线效应、空腹效应和楼板薄膜效应；后4章介绍爆炸和火灾作用下钢框架结构抗连续性倒塌的性能与分析设计方法，包括钢框架结构连续性倒塌的模式及影响因素、钢框架结构抗连续性倒塌的鲁棒性量化指标，以及钢框架结构抗连续性倒塌的实用计算和设计方法。 2100433B

第一部分 抗连续倒塌

桁梁模型试验倒塌机制的数值仿真研究

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

单向张弦梁结构连续倒塌模拟分析

斜拉结构各种连续倒塌分析技术的对比

大跨空间结构重要构件评估实用方法

结构连续性倒塌研究的备用荷载路径方法

钢结构厂房抗倒塌能力的研究

模板工程防倒塌设计与管理现状

混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法

砌体结构抗连续倒塌设计

新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析

新加坡植物园展览温室拱壳杂交钢结构的防连续倒塌分析

莫斯科中国贸易中心工程防止结构连续倒塌设计

大跨空间结构连续倒塌分析与控制设计研究进展

国外RC框架抗连续倒塌设计方法的检验与分析

第二部分 抗地震倒塌

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例的分析

基于Pushover方法的钢筋混凝土框架结构侧向增量倒塌分析

基于可靠度的钢筋混凝土框架结构最可能倒塌失效模式分析

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌的地震易损性分析

框架结构抗倒塌体系与抗倒塌单元

不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力研究

某电力平台抗震与抗倒塌分析及改进

一种新型的防倒塌结构

巨型框架结构弹塑性地震反应及抗倒塌分析

四层钢框架结构的倒塌分析

多层砌体房屋抗地震倒塌能力研究

砌体结构的地震倒塌模拟与分析

砖砌古塔结构地震倒塌仿真分析

基于结构形式的建筑物抗地震倒塌能力评价方法研究

基于IDA分析的结构抗地震倒塌能力研究

主子耦合系统地震破坏机理分析

增量动力分析的IM函数研究

基于ABAQUS的钢筋混凝土结构弹塑性时程分析

基于宏观模型的剪力墙静力弹塑性分析

SRC柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

交叉支撑压杆计算长度合理取值及滞回曲线模拟

配置预应力高强钢绞线混凝土柱抗震性能试验研究

单层砖混结构的子结构拟动力试验研究

汶川地震中文化遗产建筑的震害分析与保护

竖向不规则建筑结构抗震性能研究进展及其规范应用

装配式大板结构整体性加固的研究

中小学校舍砌体结构采用中心支撑钢框架防倒塌加固方法研究

第三部分 抗爆炸、撞击和火灾倒塌

爆炸冲击荷载作用下防止建筑结构连续性倒塌设计方法概述

燃气爆炸对结构破坏的分析

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌数值模拟分析

船舶撞击对长大桥梁下部结构力学性能的影响

火灾下钢框架结构四阶段损伤评定方法

基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析

火灾下空间混凝土框架结构的反应分析与模拟

针对钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真研究及其设计理论中的关键技术问题，本项目研究首先自主开发研制了基于三维实体退化虚拟层合单元理论的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析方法及其非线性有限元分析程序，并进行了适用性研究，该方法力学概念简洁明确，普遍适用性强。之后，应用所编制的程序，进行了多因素、多工况的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析研究：仿真分析中按实际情况对纵、横向钢筋（箍筋）、楼板和填充墙体进行三维精细化模拟，引入分布裂缝模型模拟裂缝发展，并考虑梁板柱空间协同工作，重点分析探讨以下因素：楼板参数变化、抗震设计参数变化、结构的平面、立面布局和填充墙体的数量及布局对钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌机理及抗连续倒塌性能的影响。通过上述分析，获得了考虑梁板柱空间协同工作（三维精细化有限元仿真模拟），各个分析模型的空间受力特征（应力云图或等值线图、位移云图或等值线图）、框架结构或填充墙空间破坏形态、结构荷载—位移曲线、裂缝分布及发展情况、极限承载力等全过程的结构承载性能和特征，上述仿真分析（即结构倒塌数值仿真试验）结果对于探索考虑梁板柱空间协同工作的钢筋混凝土框架结构体系抗连续性倒塌性能具有重要学术理论价值，可为相关研究提供借鉴和参考。最后，借助上述多因素、多工况的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析研究成果，通过对考虑梁板柱空间协同工作的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌机理、抗连续倒塌性能的总结及相关对策和抗连续倒塌的性能设计关键参数的探讨，本项目获得了一些重要的研究结论，提出了相关设计建议，可为完善钢筋混凝土框架结构体系抗连续倒塌的设计理论提供重要借鉴和参考。 2100433B