钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能评估与设计原理研究

倒塌是结构破坏的一种极端情况，是建筑结构设计所力图避免出现的灾难性后果。本项目以钢筋混凝土框架结构为研究对象，在对结构遭受柱失效情况下的抗倒塌性能深入研究的基础上，基于敏感性分析研究了替换荷载路径原理与安全评估方法、基于能力需求曲线方法的抗倒塌性能评估方法以及基于位移的抗倒塌设计方法。项目研究主要内容为现浇空间钢筋混凝土框架结构的抗倒塌试验与梁柱结构对比试验、结构抗倒塌全过程数值模拟分析、替换荷载路径原理与评估方法以及抗倒塌性能评估方法与设计方法等。项目研究主要目标为深入掌握钢筋混凝土空间框架结构在快速移除过程中与之后的抗倒塌性能，基于最大限度耗尽结构承载能力来保证结构不发生倒塌情况下，研究结构的抗倒塌性能评估方法以及替换荷载路径评价标准，建立框架结构抗连续倒塌设计体系。

建筑结构的整体安全性一直是建筑结构设计的首要问题。并已成为结构工程界关注的热点。建筑结构在承受爆炸、撞击、火灾等突发事件引发的偶然极端荷载作用时，结构可能发生局部甚至大面积的不成比例的倒塌，由此引发大量的人员伤亡以及巨大的经济损失，并会对社会造成恶劣的政治影响。本基金项目以抗爆抗冲击为研究背景，以平面框架、空间框架为研究对象，完成了一系列结构在遭遇柱失效情况下结构抗倒塌试验，其中包括静力试验、动力试验以及采用自制冲击加载装置进行的低速冲击试验。基于试验数据，采用有限元软件Atena、Ls-dyna、编制非线性时程分析程序等方式进行数值分析计算，并以抗倒塌设计与评估为研究目的，对钢筋混凝土框架结构连续倒塌过程中动力效应问题进行了探讨和研究。本项目以试验、数值模拟以及面向应用的简化计算与分析方法的思路来进行研究，基于试验研究，获得了钢筋混凝土框架在静力、动力荷载作用下的受力性能，掌握了动力（冲击）作用对钢筋混凝土结构受力性能的影响，建立了钢筋混凝土框架结构在局部破坏发生后的计算模型，提出了相应的分析方法并用试验数据对分析计算方法进行了验证。