装配式RCS组合框架结构抗连续倒塌性能及设计方法研究

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装配式RCS组合框架结构由装配式钢筋混凝土柱(Reinforced Concrete Column)和钢梁(Steel Beam)组合而成,由于梁柱连接节点的特殊性,其抗连续倒塌性能及抗连续倒塌设计方法不同于混凝土框架结构和钢框架结构。国内外学者对于结构抗连续倒塌的研究主要集中在与初始失效柱相连的框架梁的抗连续倒塌问题,而与初始失效柱相邻的其他框架柱的抗连续倒塌问题则关注较少。针对上述问题,本文主要研究内容与结论如下:(1)介绍并对比了国内外结构抗连续倒塌设计方法与分析方法。(2)采用SAP2000有限元软件对我国6、7、8度抗震设防地区按照现行规范设计的装配式RCS组合框架结构(梁柱节点为刚性),在首层角柱、长边中柱、内部柱失效的工况下剩余结构的受力性能进行分析。结果表明,底层某框架柱失效时,该柱原先所承受的荷载主要分配到与其相邻的框架柱上,距离该柱越近的框架柱分配的轴力越多。6度、7度设防烈度的装配式RCS组合框架在上述工况下,个别框架柱承载力不满足抗连续倒塌设计要求,存在连续倒塌风险;8度设防烈度时各柱承载力均满足要求。(3)当梁柱节点为半刚性时,该结构在上述工况下其余柱所受轴力的变化规律与理想刚性节点相同,梁柱节点转动刚度的取值对柱轴力的变化几乎没有影响,但梁柱节点转动刚度值的减弱会使与失效柱相邻柱的柱端弯矩值减少,可降低该柱发生偏心受压破坏的风险。(4)从框架柱承载能力角度而言,底层不同位置柱的初始失效引发结构发生连续倒塌风险的可能性由大到小的顺序为:拆除长边中柱>拆除内部柱>拆除角柱,与梁柱节点转动刚度无关。(5)采用非线性动力法对上述模型进行分析,探究梁柱节点转动刚度的取值对其动力效应的影响,结果表明,半刚性节点会使各构件内力和失效柱顶位移达到极值与稳定的时间延后。梁柱节点转动刚度越小,失效柱顶位移越大,动力放大系数越大,最大为1.91,我国规范中动力放大系数取2.0适用于该结构体系。(6)根据装配式RCS组合框架结构抗连续倒塌特点,结合现有研究成果,对该结构体系的抗连续倒塌设计提出建议。
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