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近年来,结构抗连续倒塌逐渐引起土木工程领域的重视,如何防止各类建筑结构在偶然荷载作用下的连续倒塌,已成为工程研究的重要课题之一。目前国内外对建筑抗连续倒塌性能的研究还处于发展阶段,主要集中于应用计算软件对结构模型进行理论分析,其得到的结果远远不能体现实际结构倒塌进程和机制,必须进行实际结构模型倒塌试验,结合试验过程及数据分析全面深入研究结构抗连续倒塌性能。 本文设计制作了两个相同的3层4×2跨空间框架结构缩尺模型,采用拟静力试验方法,对底层替代柱进行分级卸载,分别模拟底层边中柱和角柱失效后钢筋混凝土框架结构连续倒塌全过程。主要研究内容及结论如下: 1、建筑结构连续性倒塌问题的现状研究。依据建筑结构连续性倒塌现有文献资料,从理论研究现状、规范研究现状、设计方法应用现状等方面进行了对比分析,总结了结构连续倒塌目前的研究情况。 2、钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌试验研究。制作钢筋混凝土空间框架结构模型,进行钢筋混凝土空间框架结构模型的连续倒塌试验,观测抗力-位移曲线、裂缝开展情况、框架柱水平位移、钢筋与混凝土应变及结构塑性铰出现位置、顺序和转角大小,研究底层角柱和中柱初始失效时钢筋混凝土框架结构连续倒塌全过程。 3、钢筋混凝土框架结构连续倒塌的全过程有限元分析。运用ANSYS软件对钢筋混凝土空间框架试验模型的连续倒塌进行仿真分析,并与试验结果进行对比校核,为节点建模提供依据。 4、混凝土框架边中柱节点、角柱节点及内中柱节点在结构连续倒塌时的受力分析。运用ANSYS软件对钢筋混凝土空间框架底层三种不同柱初始失效时节点进行仿真分析,得出各节点参数对结构连续倒塌能力的敏感性,通过改变节点参数获得节点对结构连续倒塌性能影响;模拟失效柱节点在水平地震荷载下的抗连续倒塌性能,得出各节点参数对其抗连续倒塌性能影响。 5、基于试验与分析结果,提出适用的结构防灾优化措施。结构体系在进行常规设计后,还要进行抗倒塌优化考虑,通过改善结构体系,加强构件设计,保证其连续性、冗余度及充分利用悬索作用效应以优化结构的抗倒塌性能。