中小学RC框架结构教学楼抗连续倒塌分析

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连续倒塌是由最初的局部破坏在构件之间所引发的渐进式蔓延扩展而最终导致大范围或整个结构的一种倒塌。由于连续倒塌在许多情况下是不相称的过大倒塌,即这与引发倒塌的原因相比不成比例,所以这种现象已日益受到关注。值得注意的是《混凝土结构设计规范》(GB20010-2010)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中分别用了一节的篇幅对抗连续倒塌设计的基本原则和基本要求作了补充,说明我国在今后的工程建设中抗连续性倒塌设计将得到越来越广泛的应用。本文的目的主要是为结构设计人员在进行抗连续倒塌设计时提供参考意见,以便在今后的设计过程中采取既有效又经济的措施,实现建筑物在遭受偶然荷载作用时的抗连续性倒塌。本文分别采用Midas Building软件和Midas/Gen软件建立抗震设防烈度为7度和8度的两栋中小学RC框架结构教学楼模型。在Midas Building软件中进行线性静力分析;在Midas/Gen软件中进行非线性静力Pushdown分析。具体研究内容如下:(1)简单列举了几起国内外具有重大影响力的连续倒塌实例,详细介绍了引起结构连续倒塌的原因,介绍了国内外有关抗连续倒塌的研究成果和规范、规程,论述了RC框架结构抗连续倒塌设计应考虑的因素。(2)在Midas Building软件中建立两个抗震设防烈度为7度和8度的中小学框架结构教学楼,采用线性静力方法通过逐层拆除角柱、短边中柱、长边中部柱和底层内部柱来判断结构抵抗连续倒塌的能力,并对拆除柱后失效的梁进行抗连续倒塌设计,计算出了按现行规范设计的结构构件需要增加多少钢筋用量才可以满足抗连续倒塌的要求;同时分析了楼板内钢筋和梁的悬链线机制对结构抵抗连续倒塌能力的影响。(3)在Midas/Gen软件中建立两个抗震设防烈度为7度和8度的中小学框架结构教学楼,采用竖向Pushover分析,即Pushdown分析,得出了拆除底层角柱、短边中柱、长边中部柱和内部柱时的塑性铰结果及荷载系数-位移曲线。通过塑性铰结果和荷载系数-位移曲线来判断抗震设防烈度对框架结构抗连续倒塌能力的影响。
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