火灾下RC框架结构连续性倒塌分析与数值模拟

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钢筋混凝土结构是当今建筑的主要结构形式之一,结构的连续性倒塌是威胁着建筑物安全的重要问题。随着火灾的发生,RC框架结构的承载能力急剧降低,一旦继而发生连续性倒塌将会产生无法预计的严重灾难。本文对火灾下RC框架结构的连续性倒塌情况进行了数值模拟分析。主要进行了以下几个方面的工作:(1)根据钢筋和混凝土在火灾高温下的性能变化规律,选取了合适的本构关系和实体单元,建立了单层单跨框架模型,并引用清华大学的试验数据,通过有限元计算结果和试验结果对比,验证了模型的可行性。(2)采用两层单跨框架进行有限元分析,分别考虑着火位置、最小保护层厚度、配筋率、梁柱线刚度比、初始荷载水平等因素对火灾下框架结构整体性能的影响,获得了各因素下梁柱的变形特征和力学性能变化规律。(3)结合GSA准则中的DCR判别标准,假定一栋三层框架结构底层某一角柱、边柱或中柱失效,并在失效柱周围进行局部火灾模拟来分析三种工况下剩余结构的抗连续性倒塌能力。分析结果可知,框架中柱受火破坏后,结构的内力重分布相对剧烈,剩余结构抗连续性倒塌的能力相对较差,非受火截面也可能成为最薄弱的地方。通过以上研究,提出了提高结构整体抗火性能和抗连续性倒塌能力的措施,为相关的结构设计提供参考依据。
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