随着城市化进程以及经济的快速发展,钢结构正在成为城市建筑尤其是重要建筑的主要结构形式。虽然国内外震害表明钢结构具有明显优于砌体结构、混凝土结构的良好抗震性能,但1994年的美国北岭地震、1995年的日本阪神地震中都出现了钢结构倒塌案例。研究钢结构的地震倒塌模式以及倒塌后的废墟在强余震作用下的反应特征,对钢结构抗倒塌设计以及地震现场搜救指挥提供技术指导具有重要意义。本文通过典型的钢框架结构倒塌数值模拟分析,探讨了影响钢框架结构倒塌模式的相关因素。通过对带楼板及隔墙、内廊式的钢框架废墟模型进行剖切分析,讨论了其存活空间分布规律。针对地震现场废墟救援需求,对建筑废墟及救生通道安全性判定条件进行了研究。本文主要工作如下:1、通过对结构倒塌的相关分析方法进行介绍和对比,确定了本文数值模拟所选用的分析方法。讨论了在进行结构强非线性倒塌模拟分析时参数设置的关键问题,并给出了相应的解决方法。2、从实际工程背景出发,采用显式动力分析法,对比分析了纯钢框架、加楼板及隔墙钢框架、两榀钢框架、不同轴压比钢框架和内廊式的钢框架等不同工况结构的倒塌模式,讨论了影响钢框架倒塌模式的相关因素。3、通过对建筑废墟模型进行剖切分析,根据其内部存活空间分布情况,初步给出了存活空间的分布规律;通过结构倒塌数值模拟结果发现,不同类型的钢框架结构在发生倒塌时,由于Y向刚度较大,X向较弱,其倒塌均朝向X向。楼板及隔墙的存在、榀数的增多均可显著提升结构的抗倒塌性能,有效减轻结构在强震作用下的损伤程度。对建筑废墟模型剖切后得出,存活空间主要分布在梁柱、梁板下的狭小三角空间,针对相应的存活空间给出对应的地震避难及救援建议。4、实现了带填充墙的典型钢框架房屋结构倒塌废墟在强余震作用下的废墟体重启动反应分析;初步研究了钢框架结构废墟设置救生通道的可行性,通过在废墟中设置典型救援支撑,分析探讨了救援支撑对废墟二次倒塌模式的影响;建立了半倾斜状态建筑废墟在余震作用下安全性判定的等效简化力学模型,推导建立了与地面具有一定倾斜角度的半倾斜钢框架结构废墟在余震作用下二次倒塌的临界PGA判别公式,推导给出了救生通道支撑的安全性判别方法。以本文算例为对象,分别给出了典型半倾斜状态废墟不同倾斜度对应的二次倒塌余震临界PGA关系。