某高层框剪结构抗连续倒塌性能的有限元分析

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建筑结构一旦发生连续倒塌,就会带来严重的财产损失和人员伤亡。自1968年英国Ronan Point公寓倒塌事件开始,连续倒塌问题一直是土木工程领域的研究热点。至今,众多的国内外专家、学者已经做了大量连续倒塌的研究,并取得了重要的研究成果,但研究对象多为框架结构且多参考外国规范。目前城市建筑正向高层化、复杂化的方向发展,框剪结构作为一种主要的结构形式被广泛运用到城市建设中,本文以某高层框剪结构为例,主要的研究工作如下:(1)总结连续倒塌问题的设计与分析方法。在阐述连续倒塌问题研究现状的基础上,论述与总结了该问题的设计方法:概念设计法、拉结强度设计法、拆除构件设计法、局部加强法,以及分析方法:线性(非线性)静力分析和非线性动力分析。(2)通过MIDAS/GEN有限元软件对某高层框剪结构进行Pushover分析。根据我国《房屋建筑防倒塌设计规程》CESC 392-2014中的规定,选择拆除构件法,对首层、第五层、第十四层以及顶层,分别拆除角柱、长边/短边中柱、內柱以及首层部分剪力墙进行Pushover分析,查看剩余结构的剪力、层间位移角以及水平构件塑性转角是否满足规范要求,进而判断结构是否发生连续倒塌。(3)抗连续倒塌措施分析。主要从修改板厚、柱截面尺寸、设置转换层(厚板转换)三个方面进行研究,选择拆除首层角柱进行Pushover分析,查看剩余构件的塑性转角是否满足抗连续倒塌的要求。(4)分析结论及抗连续倒塌设计的建议。通过分析得出:拆除角柱时,结构的抗连续倒塌能力相对较弱;拆除剪力墙易导致结构的连续倒塌,因此需要采取措施保护剪力墙和角柱避免遭受破坏。设计建议:在进行抗倒塌设计时,可选择拆除首层角柱进行Pushover分析,并采用加大柱截面尺寸或设置转换层(厚板转换)的方法来提高结构的抗倒塌能力,考虑到经济性,优先选用设置转换层法。本文旨在对高层框剪结构的抗连续倒塌性能进行深入研究,为抗连续倒塌设计提供技术借鉴,具有一定的实用性。
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