基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌研究进展.docVIP

基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌研究进展 　　【摘要】破坏准则强调的是给定岩石、土体破坏时，其应力状态需满足的条件，是基于相应的实验资料，再依照相对应的理论假设与于限定的某些条件下亦或是控制因素，从而提出关于岩石、土体破坏时呈现的应力张量需要满足的条件及其数学表达式。而随着我国社会经济水平的不断提升，钢筋混凝土建设规模亦随之加大，且目前我国多层钢筋混凝土框架结构占到我国建筑总量的30%，传统意义上表示其具备良好的抗震性能，不过随着破坏性地震的频频发生，许多地区的多层钢筋混凝土框架结构倒塌，这时就应不断探究钢筋混凝土结构抗倒塌，为钢筋混凝土结构抗倒塌水平提升提供参考依据。 　　【关键词】破坏准则；钢筋混凝土结构；抗倒塌 　　钢筋混凝土结构中存在诸多不确定因素，则结构设计时应全面考虑材料强度、几何尺寸、计算模型、作用效应等，这些均属于随机变量，再详细分析其分项系数，确保整个结构设计具备预期的可靠性。但许多工程事故均与偶然作用荷载量息息相关，本文探讨了基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌，提出了实用性应用措施，对钢筋混凝土结构抗倒塌水平提升有着极大推动作用。 　　一、结构抗倒塌研究 　　（一）倒塌模式 　　通常的倒塌模式是根据最终倒塌模式分类的，包括倾覆倒塌和竖向倒塌这两种，其间倾覆倒塌均是结构抗侧强度，亦或者是刚度退化后而产生的，而这主要是由于二阶效应导致的较大层变形而出现倒塌；且竖向倒塌多是由于结构上的承重构件失灵，这时就出现了倒塌，工程倒塌均具备此类特征。而根据其破坏的过程而言，可将其分为结构整体倒塌与结构连续性倒塌，但是此类结构整体倒塌多不会出现，因此其并不是研究重点；结构连续性倒塌则是结构部分构建破坏，而导致相邻构建失效，最终造成诸多构建被破坏，从而出现与初始触因不相符的大面积坍塌。 　　（二）结构抗连续倒塌 　　20世纪就已经开始研究结构康连续倒塌，Baker等学者对框架结构受力性能的影响进行了研究，其间强调炸弹等类武器爆炸而产生的动力效应；再者是1968年的英国Ronan Point 22层装配式结构公寓因为煤气爆炸而出现连续性倒塌，之后，该地点则被称为结构抗连续倒塌，至此，国内外对此进行了全面研究，且1995年的美国，在俄克拉荷马州城市联邦政府工作大楼出现了连续性倒塌，这时就推动了该项研究的进一步发展。 　　1、试验研究。此项试验研究方式初期是拟动子结构试验，此类结构试验历经多年发展，目前已经发展为足尺振动台试验，之后许多此类研究成果亦被连续发展；再者是其间数值分析技术被快速推动，而加上专用分析程序被快速推广，且此类研究方式已发展为总结灾害经验及其数值分析共同研究。 　　2、研究对象。此项研究所研究的对象早已产生了极大变化，目前其多适用于各种具体工程的开展，更形成了多自由度体系，且也有学者对填充墙进行了研究，但是现阶段多是研究框架结构，学者研究的重点为：其一，全方位研究抗连续倒塌规范条纹，并严格论证其可行性及其意义，同时亦对抗连续倒塌研究指出了方向；其二，如果研究结构早期被破坏之后，从而出现了倒塌机理；其三，深层研究各种防止结构连续倒塌；其四，全面研究结构物倒塌过程中实现模拟机试验及其验证等方面工作。 　　3、设计规程。有国家对结构抗倒塌设计条款进行了规定，且大多是概念类的设计，ASCE 7是十分严格的结构抗连续倒塌设计及其相应的规范，其间提出了两种设计方法，包括直接设计法与间接设计法；间接设计严格规定了结构构件最小配筋率，再者是总体性及冗余度等类措施，以各种措施展开抗倒塌设计。 　　二、结构抗地震倒塌研究 　　（一）地震破坏机理 　　结构抗地震倒塌研究的管家问题就是选择何种物理量，以正确表征地震导致的结构破坏，也就是抗震结构破坏准则应处理的问题。结构破坏形式均与施加结构作用和结构特性息息相关，这时则应全面掌握地震动特性及其结构特性，以便更充分的了解地震破坏。通常地震动特征主要是以振幅、频谱、持时来描述的，而无论是何种组合，均会导致结构破坏且产生不同形式，包括首次超越破坏及累积损伤破坏。 　　（二）单参数破坏准则 　　造成结构破坏的地震反应与结构动力特性亦是息息相关的，且相应的破坏准则可承受人们这两个方面的认识水平。静力阶段输进地震动则仅考虑历史地震预计地震最大加速度，这时的设计准则是静力强度准则；反应谱阶段是以反应谱来分析地震动振幅及频谱，且注重结构动力特性方面的影响，不过设计时大都是将地震惯性力当做是静力，这属于等效静力法，其设计准则亦是静力强度准则。 　　三、抗地震倒塌破坏准则 　　（一）变形破坏准则 　　往往地震作用下会导致多层结构出现许多塑性变形，或是该类变形均是发生在薄弱层的，弹塑性变形及弹性变形稳定状态下，规范定义结构塑性变形则多是在反应层中出现形变，再对其