【摘要】：自1968年英國Ronan Point公寓發(fā)生倒塌以來,國內外學者逐漸對建筑結構在偶然荷載作用下的連續(xù)倒塌問題展開了研究。盡管目前關于該問題的研究已取得豐碩成果,但大多忽略了樓板因素的作用。而樓板作為鋼筋混凝土空間框架的重要受力構件之一,有必要研究其對抗連續(xù)倒塌性能的影響。本文采用拆除構件法,模擬了鋼筋混凝土空間框架在拆除首層不同位置柱時的連續(xù)倒塌過程,研究了其考慮樓板作用的抗連續(xù)倒塌性能。本文主要工作如下:(1)針對現(xiàn)有某鋼筋混凝土框架倒塌試驗,利用ABAQUS建立驗證模型,將數(shù)值模擬結果與試驗結果進行對比,驗證了有限元建模方式及模擬過程的正確性。(2)以一個兩跨兩層的鋼筋混凝土空間框架為分析對象,分別拆除考慮和不考慮樓板兩種模型的長邊中柱、短邊中柱、角柱和內部柱,研究樓板因素在連續(xù)倒塌過程中對位移、關鍵構件內力、材料應力應變的影響。分析結果表明:角柱失效時危險性最大,在進行結構設計時有必要增加角柱的安全性;樓板的存在改變了框架梁的受力機制,提高了結構抗倒塌能力。(3)對現(xiàn)有鋼筋混凝土平面框架各受力機制倒塌抗力的計算方法進行了歸納總結,研究樓板對倒塌抗力的貢獻,提出了鋼筋混凝土空間框架在邊跨中柱破壞時各受力機制倒塌抗力的理論計算公式。計算結果與試驗結果對比后發(fā)現(xiàn)該公式計算精度較高,且樓板至少能提高鋼筋混凝土框架20%的倒塌抗力。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU375.4
【圖文】：

進而使得該棟公寓樓東南角發(fā)生連續(xù)性倒塌，結構的最終破壞形態(tài)如下圖1.1 所示。圖 1.1 英國 Ronan Point 公寓破壞形態(tài)后期事故分析認為，該倒塌事件的發(fā)生與以下因素有關：一、在前期抗力計算時，設計師未思考偶然荷載對結構抗力的負面作用；二、該公寓采用裝配式墻板體系，不同部件相接處是該結構體系的易損部位，安全程度相對較低。因此，爆炸沖擊力使承重墻板發(fā)生破壞后，剩余結構中不能形成新的傳力路徑，上部相關結構就會失去有效支撐，致使上層板在下部承重墻板破壞處迅速坍落，坍落的樓板又繼續(xù)對下部結構產生撞擊，周而復始幾次后，致使整棟公寓東南部位發(fā)生連續(xù)倒塌。最終，該公寓有大約 1 /5部位被損壞，存在顯著的“連續(xù)性”和“不成比例性”。由于該倒塌事件造成的社會影響較大且和以往破壞形式不同，因此引起了工程界的注意，而連續(xù)倒塌問題也首次被人們廣泛關注起來。（2）美國聯(lián)邦大樓倒塌[5]于 1973 年完工的 Alfred P Murrah 聯(lián)邦大樓為美國當局的外派辦事中心，是一棟具有一定安全級別的 9 層鋼筋混凝土建筑。1995 年 4 月 19 日，恐怖分子駕駛裝滿汽油的大卡車突然對該建筑物發(fā)動了炸彈襲擊，該襲擊造成大樓底部框架柱的重度損毀，進而導致其上方的轉換梁損毀，轉換梁承載著上部結構，它的損毀又引發(fā)其所承載的上部結構發(fā)生損毀，周而復始幾次后，結果使構筑物發(fā)生從下到上的連續(xù)倒塌，結構的最終破壞形態(tài)如下圖 1.2 所示。該事件最終使得 168 人喪生和 500 多人受傷，產生了惡劣的社

圖 1.2 美國聯(lián)邦大樓破壞形態(tài)（3）紐約世貿中心大樓倒塌[6]該中心地處美國紐約，始建于 20 世紀 70 年代，是美國十分具有代表性的鋼結構建筑之一，同時也是紐約市的地標性建筑。2001 年 9 月 11 日上午，某架載有近百位乘客的大型飛機遭到挾持，襲擊者駕駛其撞向了世貿中心北樓；沒過多久，同樣載有 65 位乘客的另一架大型客機也遭到了挾持，襲擊者駕駛飛機撞向了世貿中心南樓；隨后世貿中心南樓開始倒塌，沒過多久世貿中心北樓也開始倒塌，最終破壞形態(tài)如下圖 1.3 所示。這次恐怖襲擊不僅使幾千人喪生，同時還對美國經(jīng)濟造成了沖擊，也對各國安全構成了嚴重威脅。通過事后分析，人們對該事件進行了還原：飛機的巨大沖擊力使上部結構的支承構件損毀，致使飛機燃料箱爆炸；燃料箱爆炸使燃料到處蔓延，燃料的劇烈燃燒產生大量熱量，主體承重結構被逐漸軟化，進而使得上部塌落；循壞往復的塌落引起連續(xù)反應，

圖 1.3 世貿中心大樓破壞形態(tài)1.2.2 連續(xù)倒塌的類型結構的連續(xù)倒塌過程較為復雜，分析其原理和最終破壞形態(tài)后，將其定義為以下 種類型。（1）薄餅型倒塌薄餅型倒塌發(fā)生時，某一受力部件首先損毀，結構向下塌落的同時部件不斷分開下落，下落的部件不斷撞擊下部未損壞結構，導致下部未損壞部件也逐漸喪失承載能力，最終引發(fā)了建筑物在沿塌落方向的連續(xù)性倒塌。薄餅型倒塌具有以下特征：在倒塌時會持續(xù)引發(fā)向下作用的沖擊荷載，且破壞部件在破壞前所受內力、沖擊荷載和倒塌趨勢三者均沿同一方向。薄餅型倒塌在現(xiàn)實中較為常見，其中最具研究價值的為在 911 恐怖襲擊中損毀的世貿中心。（2）拉鏈型倒塌

【參考文獻】

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本文編號：2798572