樓板對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響

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1、樓板對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響摘要：樓板作為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的性能有重要影響，本文以一個(gè)兩跨三層的鋼筋混凝土平面框架為研究對(duì)象，利用有限元軟件LS-DYNA進(jìn)行數(shù)值模擬，通過對(duì)比考慮樓板和不考慮樓板作用的計(jì)算結(jié)果，得出框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌一般規(guī)律，以及樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌樓板拆柱1結(jié)構(gòu)模型和分析流程1」鋼筋混凝土平面框架模型信息木文采用鋼筋混凝土整體式建模，以一個(gè)兩跨三層的鋼筋混凝土平面框架為分析對(duì)象?？蚣苄畔ⅲ菏讓訉痈?.6m,其余層高均為3.3m,柱截面尺寸400mm*400mm,梁截面

2、尺寸200mm*400mm,縱向跨度4.5m,板厚150mm,取1/3板的跨度與梁組成T型梁，即T型梁的翼緣寬度為1500mmo材料信息:選用SOLID164體單元模擬鋼筋混凝土框架和SHELL163板單元模擬剛性體地面。混凝土材料本構(gòu)關(guān)系采用*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3（混凝土損傷）模型，地面采用*MAT_20剛性麻材料?；炷?E強(qiáng)度等級(jí)另C30,彈性模量為30Gpa,泊松比為0.2,密度為2500KN/m3,失效應(yīng)變?yōu)?.0033。荷載信息：樓面恒載為5.0KN/m2,樓面活載為2.0KN/m2,屋面恒載為5.0KN/m2,屋面活載為2.0KN/m

3、2（采用上人屋.面）。分析流程根據(jù)美國DOD規(guī)范的拆柱方法，對(duì)于本文建立考慮樓板作用模型和不考慮樓板模型均采取拆柱底層中柱和拆除底層邊柱這兩種工況下進(jìn)行分析。柱止確的拆除方法是將柱從梁底移除，梁柱節(jié)點(diǎn)不受損壞。模型如圖所示：不考慮樓板的框架模型考慮樓板的框架模型2計(jì)算結(jié)果分析結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌是一個(gè)動(dòng)力非線性過程，為全面反應(yīng)倒塌動(dòng)態(tài)，結(jié)果分析采用以下動(dòng)力參數(shù)：整體變形及失效點(diǎn)豎向位移時(shí)程曲線。2」不考慮樓板的平而框架連續(xù)倒塌性能研究1?整體變形：拆除底層中柱，1.5sZ前，即拆除底層中柱么而結(jié)構(gòu)基木處于彈性工作階段。1.5s時(shí)刻即拆柱后，各構(gòu)件的塑性應(yīng)變劇增，最大塑性應(yīng)變發(fā)生在底

4、層梁柱節(jié)點(diǎn),各層節(jié)點(diǎn)塑性應(yīng)變不斷積累，主要集中在各層梁柱節(jié)點(diǎn)及梁跨中處。到2.0s時(shí),屮柱發(fā)生大位移向下塌落，各層梁隨之向下塌落，到3.0s吋邊柱向內(nèi)傾覆，結(jié)構(gòu)整體向下坍塌。拆除底層邊柱，1.5sZ前，結(jié)構(gòu)處丁?彈性工作階段，塑性應(yīng)變?yōu)?。1.5s時(shí)刻突然拆除底層邊柱，結(jié)構(gòu)塑性應(yīng)變劇增，最大應(yīng)變發(fā)生在底層左跨梁柱節(jié)點(diǎn)及跨屮處，右跨柱腳數(shù)性應(yīng)變最小，左跨觀?形應(yīng)變不斷積累。2.0s時(shí)刻左跨各層構(gòu)件開始向下塌落，而右跨未發(fā)生破壞。到3.0s結(jié)構(gòu)左跨向下發(fā)生大位移塌落，框架整體略微向右傾斜，而右跨沒有發(fā)生破壞和倒塌。2.失效點(diǎn)豎向位移：拆除底層中柱,2.0s>2.5s、3.0s豎

5、向位移分別為0.55m,1.0m,1.4m。拆除底層邊柱,2.0s、2.5s、3?0s豎向位移分別為0.4m,0.7m,1.05m。2.2考慮樓板的平面框架連續(xù)倒塌性能研究1.整體變形：拆除底層中柱，1.5s之前，結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，塑性應(yīng)變?yōu)?o1.5s時(shí)刻突然拆除底層屮柱，結(jié)構(gòu)塑性應(yīng)變急劇增大，最大達(dá)10的?2數(shù)量級(jí)，最大應(yīng)變發(fā)生在底層梁柱節(jié)點(diǎn)處，但大部分構(gòu)件仍處于彈性工作階段。2.0s時(shí)刻各層梁柱節(jié)點(diǎn)及梁跨中發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)開始向卜?塌落。到3.0s結(jié)構(gòu)發(fā)生大位移塌落，梁板破壞嚴(yán)重。拆除底層邊柱，l?5s之前，結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，塑性應(yīng)變?yōu)?o1.5s時(shí)刻突然拆除底

6、層邊柱，結(jié)構(gòu)塑性應(yīng)變劇增，最人應(yīng)變發(fā)生在底層中間梁柱節(jié)點(diǎn)處,右跨處于彈性工作階段，左跨塑形應(yīng)變不斷積累。2.0s時(shí)刻左跨各層構(gòu)件開始向下塌落，而右跨未發(fā)生破壞。到3.0s結(jié)構(gòu)左跨向下發(fā)生大位移塌落，框架整體略微向右傾斜，而右跨沒有發(fā)生破壞和倒塌。2?失效點(diǎn)豎向位移拆除底層中柱,2.0s、2.5s、3?0s豎向位移分別為0.34m,0.52m,0.65m。拆除底層邊柱，2.0s>2.5s、3.0s豎向位移分別為0.32m,0.47m,0.50hk3結(jié)論(1)小柱破壞后的連續(xù)倒塌反應(yīng)明顯比邊柱破壞敏感，加強(qiáng)屮柱防護(hù)對(duì)提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能有重要意義。(2)鋼筋混凝土框架在偶然荷

7、載作用導(dǎo)致關(guān)柱破壞后，破壞跨失去直接傳力路徑并通過連接構(gòu)件向相鄰構(gòu)件上傳力，首先在相鄰柱連接節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生塑形應(yīng)變，破壞的梁柱在向下位移吋會(huì)發(fā)生分段破壞。造成余下結(jié)構(gòu)在自重和活載的作用下發(fā)生連續(xù)倒塌。(3)考慮樓板后的平而框架連續(xù)倒塌反應(yīng)明顯小于不考慮樓板的平而框架,這是由于樓板增加了梁的截面面積，限制了裂縫的開展，保證了梁的內(nèi)拱承載機(jī)制，有效的減少了結(jié)構(gòu)的變形，可見樓板對(duì)于結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能影響重大，所以研究樓板對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響意義重大。參考文獻(xiàn)：[1JGB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京