钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真研究

Currently, the weakness of three-dimension simulation study on progressive collapse for structural system of reinforced concrete frame still exist. Based on degenerated three-dimension solid virtual laminated element theory, this project try to explore a method which is general applicability,mechanical concept in clear and effective to simulate progressive collapse for structural system of reinforced concrete frame. Make further research on mechanism of progressive collapse, performance and countermeasures of anti-progress collapse for structural system of reinforced concrete frame. Gradually form design indexs of performance of anti-progress collapse for structural system of reinforced concrete frame to further improve the design theory of anti-progressive collapse for structural system of reinforced concrete frame.

目前,钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真研究尚存不足。本项目研究拟基于三维实体退化虚拟层合单元理论，探索一种具有普遍适用性、力学概念简洁明确、有效的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析方法，并籍此对钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌的机理、抗连续倒塌性能及对策进行深入研究，逐步形成钢筋混凝土框架结构体系抗连续倒塌的性能化设计指标，以期进一步完善钢筋混凝土框架结构体系抗连续倒塌的设计理论。

针对钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真研究及其设计理论中的关键技术问题，本项目研究首先自主开发研制了基于三维实体退化虚拟层合单元理论的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析方法及其非线性有限元分析程序，并进行了适用性研究，该方法力学概念简洁明确，普遍适用性强。之后，应用所编制的程序，进行了多因素、多工况的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析研究：仿真分析中按实际情况对纵、横向钢筋（箍筋）、楼板和填充墙体进行三维精细化模拟，引入分布裂缝模型模拟裂缝发展，并考虑梁板柱空间协同工作，重点分析探讨以下因素：楼板参数变化、抗震设计参数变化、结构的平面、立面布局和填充墙体的数量及布局对钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌机理及抗连续倒塌性能的影响。通过上述分析，获得了考虑梁板柱空间协同工作（三维精细化有限元仿真模拟），各个分析模型的空间受力特征（应力云图或等值线图、位移云图或等值线图）、框架结构或填充墙空间破坏形态、结构荷载—位移曲线、裂缝分布及发展情况、极限承载力等全过程的结构承载性能和特征，上述仿真分析（即结构倒塌数值仿真试验）结果对于探索考虑梁板柱空间协同工作的钢筋混凝土框架结构体系抗连续性倒塌性能具有重要学术理论价值，可为相关研究提供借鉴和参考。最后，借助上述多因素、多工况的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌三维仿真分析研究成果，通过对考虑梁板柱空间协同工作的钢筋混凝土框架结构体系连续性倒塌机理、抗连续倒塌性能的总结及相关对策和抗连续倒塌的性能设计关键参数的探讨，本项目获得了一些重要的研究结论，提出了相关设计建议，可为完善钢筋混凝土框架结构体系抗连续倒塌的设计理论提供重要借鉴和参考。