[01523672]钢管混凝土框架—剪力墙结构抗连续倒塌能力评估及设计方法

1.课题来源与背景 各类公共或私人建筑在全生命周期中都有可能遭受爆炸、火灾、车辆撞击等偶然荷载作用,而在偶然荷载作用下常常会导致结构发生局部破坏,从而引起结构发生连续性倒塌。建筑结构的连续性倒塌破坏是指在偶然荷载下结构发生局部破坏,并发生连锁反应,最终导致结构发生与初始破坏不成比例的大面积坍塌。结构一旦发生连续性倒塌,会造成严重的人员伤亡和经济损失。为了尽可能的减少建筑物连续倒塌带来的影响,考虑使用钢管混凝土框架-剪力墙的结构形式来提升建筑物抗连续倒塌能力,最终达到减少人员伤亡与经济损失的效用。 2.技术原理及性能指标 本课题以研究该类结构的倒塌机理和 倒塌能力以及设计方法为目标,进行关键构件失效后钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗倒塌试验研究,明晰结构的倒塌机理和破坏模态。建立基于三维弹塑性理论的有限元数值模型对试验试件进行有限元分析,基于全过程倒塌机理分析,进行该类结构抗倒塌性能影响参数分析,研究不同物理和几何参数对该类结构的抗力指标和位移指标的影响规律,提出该类结构的抗连续倒塌判定准则。在此基础上,进行该类结构在小变形作用下梁机制承载力和大变形作用下悬链线机制承载力的理论计算方法研究,给出考虑钢筋混凝土楼板贡献效应的三维理论计算模型;此外,针对现有抗连续倒塌设计方法中拉结强度法的存在不足,提出改进的拉结强度抗倒塌设计实用方法,为该类结构的倒塌研究和设计提供一定的参考。 3.技术的创造性与先进性 目前对于结构抗连续倒塌研究主要集中于混凝土结构、钢结构框架及其子结构,关于钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗连续倒塌研究较少,特别是其试验研究以钢管混凝土框架结构为研究对象,开展了钢管混凝土框架-剪力墙结构抗连续倒塌试验,丰富该类结构在抗连续倒塌中的试验数据;在此基础上考虑了开口型压型钢板组合楼板的影响,明晰了钢与混凝土组合楼板在倒塌全过程中的受力机理和破坏特征;通过研究不同失效工况下钢管混凝土框架-剪力墙结构的全过程倒塌机理,提出钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗连续倒塌判定准则,给出钢管混凝土框架-剪力墙结构抗连续倒塌的理论计算方法,为该类结构的抗连续倒塌提供设计和研究依据。 4.技术的成熟度,适应范围和安全性 本项目进一步丰富和扩充了钢管混凝土组合框架结构的抗连续倒塌研究,为钢管混凝土组合结构的工程应用提供了一定的参考和建议,可以应用于建筑行业。 5.应用情况及存在问题 项目受限于客观条件限制,相关应用情况有待研究。 6.历年获奖情况 无