钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能试验研究

第28卷第5期2007年lO月建筑结构学报JanmalofBuildingStructuresV01．28。No．5Oct．2007文章编号：1000-6869(2007)05—0104w06钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的试验研究莠镩建，嚣痰锋，爨砉(湖南大学土术工程学院，湖南长沙410082)摘要：偶然荷载作厢下预知结构的失效机理以及为之提供新的荷载路径魁结构抗倒塌设计中报重要的方面。本文提出了一种攒拟概黎结构弼塌破坏豹搬静力试验方法莽完成了一掇4蒋3屡的钢筋混凝土警耍框架的侧螨试验。试验中，擐棍城千疗疆替换蔗瀑静中往瑶攘接其失效，舞电疆嗣驻终棼嚣采塌力控翩嚣方式作用在褒藩串柱模撼上帮鳍秘燕力菏载。终动器旒挪的力嚣过孛较传递给底层千斤顶，随着千斤顶的逐潮翎裁，中柱顼部的作用力通过框架粱倦递到两边的拄。在中柱位移456mm时框架梁中钢筋被拉断而倒塌。本文旗于试验结果与琥象对试验模型框浆受力过程进行了，并对结构受力机制的转换过糕进行了探讨，通斑计募得出结论，塑性桃梅破坏荷载大约为悬索机构破坏搿簸的70％，且可用其来覆佳框架考虑悬索作用的极限承载能力。荚链词：钢燕混凝土壤檠；连续捌耩{缁塌试验；悬索侉掰；塑性铰巾龋分类号：TU375．4TU317，1文献标识码：ACollapseperformanceofRCfhmestructureYIWeijian，HEQingfeng，XIAOYah(CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Incollapse—resistantd∞i辨ofagtr∽hmunderaccidental．10adaction，itismportant协undetsandthefailure—mechanis-．aandalternativeloadpaths．Inthispaper，apseudo-staticexperimentalmehodisproposed，Basedonwhich，thecollapseofframestructureW鹅simulatedwithtestinga1／3scale，4-bayand3-storyplanerinforcedconcrc=teframe．Inthexperiment，themiddlcolumllofthebottomfloorwasreplacedbymechanicaljakstoimnlateitsfailure，andthesimulatedsuperstructure’sgravityloadactedoHthecolumnofthetopfloorbyadoptinga$ervo—hydraulieactuatorwithforce—controlledmode。Atthebeginningofthisexperiment，theforcegneratedbytheactuatorwastransmittedtothebottomfloorjackstiⅡonghtemiddlecolarml。Alongwiththerad矗unloadingfjacks，the渺edloadOBthetopofmiddlecolumnwasstaticallytransmitted协theneishboringcolumnsthreughtheframebams．11leframecollapsedwhnthedisplacementreached456mminthemiddlecolumnandthetensionsteelbarbrokeinthebeams。BasedoHthexperimentalresults。theappliedloadprocessofmodel6％meWaSanalyzedandthetransmissionprocessofthe8艄edloadmechanismwas盛sc醢$8融。Itisconcludedthatthefailureloadoftheplasticmechanismws$approximately70％ofthat0fthecatenarymechanism．whichcouldbeusedtoestimatetheultimatebearingcapacityofthecatenaryaction．Keywords：reinforcedcocretefame；progressivecollapse；collapseexperiment；catenaryactio；plastichinge簇盎项目：教育部蘸大科研资助项目(305011)，国家赢然科学基金资助项目(50678064)。湖南省重点实验室重点资助蠼鼹(06rJ3003)。捧啬萄舟：荔荐建(1954一)，男，漤赢长涉人，教授。收稿日期：2006年9月104万方数据0孳|言结构的安全蚀问是结构设计的首要问耀LjJ。考虑各种不确定闲索，结构设计引入了材料强度、凡蝣尺寸、计募攒裂以及作用效簌等随机变爨，并遥过努项系羲傻续椽谩诗吴毒疆甥酌可靠籀标。佩从结构破坏的襄例来看，大量工程事故都与偶然作用的荷载有关。近年来，对偶然荷载的关注盘要张巍地震积恐怖袭击。除此以外，火灾、腿风、施工簸麓、天秀镫误、潆气溪炸等潦鞠氇导致了缀褥弱破埘：。从1965年英国的RonanPoit公寓因煤气爆炸而导致连续倒塌破坏以来，结构的抗倒塌性能和设计方法受到广泛的重视拉J。最先在设计规范中对缝梅援撬连续翻臻穰彝徽凌燕定静是茭壤艉范L3J。美国也编制了结构抗倒塌破坏的设计规范[4-6J。近lO年来+遍及全球的恐怖袭击，对结构抗倒塌性虢提出了更加明确的要求。辑溪连续翻壤皴嚣，是撂弦章驽是罄静疆嚣每致熬律结构或整体结构的一个主鬻部分发生破蝽，或者说，结构最终的破坏范围和破坏程度与结构初始破坏的范围及程度不成比例。侧如，框架结构中的慕一鬏茬玻棼，芍l起挺絮结孛晕弼塌。改善结搀羝撬迄续倒塌破坏髓力的主要手段嫩通过增加结构的赘余度来提高结构的稳健性。原有的荷载传递路径因局部破坏失效后，荷载可以由替换的路径传递。在钢黪洹凝毫搓絮结搀孛，毽禁一擐框絮拣发生被坏时，通过谈框架柱传递酌t层荷载如莱髓够由樵架梁传递到相邻的柱上，遗部分框架就不念倒塌。其中，结构的空间作用和概槊梁的悬索作用充当?替换豹萄载路径。文敲[7】一【9]对镪翁溅凝土稚架结构的倒螨破坏进行了努柝。文献flO】在楼丽梁的位置预先设置钢缆，框槊柱失效后，衙载通过钢缆传递，钢框架(混凝士楼板)结构试验表鹳，这转措施可以藏正结构连续倒塌破坏。还露入认为，混凝士结梅抗震梅造攘攘磁提高结梅魏整俸性为目的，合理利用构造措施可以改善结构抗倒塌能力[“J。但钢筋混凝土框架结构抗倒塌试验的研究尚来觅诸文献。为此，奉文进杼了一榀4跨3层酌镶筋混凝±平瓣框檠静倒塌试验，研究镑戆混凝士框架结构的抗例塌性能。试骏结果表明，常规的设计方法可以保证钢筋混凝土框架结构具有～定的抗倒塌能力。在缕梅试验中，幽鼍：试验条{孛的限制或其它艨遴，索留久为建；lA玻棼来每袅试验，蠡承载能力下降15％一20％或层间转角太子1／50等。警达到j袅蝗指标时，结构实际上并束进入最终极限状态。本试验以研究钢筋瞧凝土框架结秘抗倒塌性麓鸯圭簧蓦豹，破坏椽准藕整鸯缕孝鼙完全丧失承载能力，姗钢筋拉断或锚固破坏，或结构任一部位的变形不可控制地连续增加，本文将之称为倒塌极限状态。1框架试验研究按照《混凝土结构设计规范》