新型大跨平板钢筋混凝土空腹网格结构的倒塌试验、数值仿真研究

目前国内外极少有大跨结构倒塌试验研究报道，有关大跨混凝土空腹网格结构三维连续性倒塌试验的研究几乎没有，为此，本项目采用试验方法进行空腹网格结构三维连续性倒塌的机理研究。首先，根据结构竖向倒塌特点，使用千斤顶对试件施加竖向荷载来研究网格边大梁端部纵向受力钢筋的锚固粘结破坏情况，考察梁纵筋锚固粘结破坏是否先于钢筋的破坏，考察轴压比、锚固长度、同排不同钢筋根数、不同钢筋排数对锚固粘结力的影响，此研究成果对其它结构体系的梁柱抗倒塌锚固设计也有很好的参考价值。使用"去柱法"研究竖向堆载作用下结构整体倒塌机理，考察边大梁、网格梁、抗剪键在倒塌过程中的破坏情况以及整体结构倒塌面积，为大跨网格结构的抗倒塌设计提供有价值的参考，同时为空腹网架结构的工程应用扫清障碍。为了测定倒塌试验中的"动"位移，本课题针对结构试验模型的特点拟开发动位移测量程序-数字图像识别程序，最后由数值分析来研究试验过程中未考虑的参数。

马克俭院士提出大跨混凝土空腹网格结构，目前已引起国内外同行的广泛关注，钢筋混凝土空腹网格结构在设计与施工技术上已经越来越成熟，再加上其结构体系本身的优点，其工程应用也越来越广泛，但由于其为新型结构，工程经验相对还是较少，再加这种结构跨度较大，公共场所活动人员较多，大家都关心其在正常使用荷载作用下的倒塌失效问题。为此，本项目主要做了两方面的内容：.1、悬链线作用下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验研究.本项目通过试验来考察边大梁纵向钢筋锚固长度是否能够满足抗倒塌要求，同时还考察增加锚固长度以及改变钢筋布置方式对粘结锚固性能的影响。试验模型采用锚固钢筋和钢筋混凝土柱结构体系，通过反力架来平衡在竖向荷载作用下锚固钢筋与钢筋混凝土柱之间产生的水平力，采用MTS作动器在每5min下降10mm的位移控制方式连续竖向加载。试验结果表明在钢筋混凝土框架结构抗倒塌设计中建议不易采用直锚的锚固形式，而应该采用其它有效的锚固形式。本项目还基于试验数据与现象对钢筋的受力机制进行了分析，且比较了不同因素对粘结锚固性能的影响。.2、空腹网格结构三维倒塌试验研究.为了考察空腹网格结构抗连续倒塌的能力，本首先，使用“去柱法”研究竖向堆载（设计荷载）作用下结构整体倒塌机理，考察边大梁、网格梁、抗剪键在倒塌过程中的受力情况，以及整体结构倒塌面积（如果倒塌），为大跨网格结构的抗倒塌设计提供有价值的参考，同时为空腹网架结构的工程应用扫清障碍。为了测定倒塌试验中的“动”位移，本课题针对结构试验模型的特点采用快速摄像仪器来检测边大梁混凝土的应变、加速度、位移，采用拉线式位移计测出空腹夹层板肋梁的位移等，试验表明空腹网格结构具有很好的抗倒塌能力。