工程力学 ›› 2013, Vol. 30 ›› Issue (1): 277-287.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0411

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混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究

吴 波,王明君,赵新宇   

  1. (华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东,广州 510641)
  • 出版日期:2013-01-25 发布日期:2013-01-25
  • 通讯作者: 吴 波
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重大研究计划培育项目(90815012);国家杰出青年科学基金项目(51025829);亚热带建筑科学国家重点实验室重点研究项目(2009ZA04)

EXPERIMENTAL STUDY ON PANCAKE COLLAPSE OF RC SPACIAL SLAB-COLUMN STRUCTURES UNDER EARTHQUAKE

WU Bo , WANG Ming-jun , ZHAO Xin-yu   

  1. (State Key Laboratory of Subtropical Building Science, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)
  • Online:2013-01-25 Published:2013-01-25

摘要:

开展了2个具有薄弱层的3层混凝土空间板柱结构模型的地震模拟振动台试验,采用加速度峰值逐级加大的El-Centro (NS) 波作为输入激励,直至薄弱层发生落层倒塌。量测了倒塌前、倒塌后模型各层的水平加速度响应,以及倒塌碰撞引发的薄弱层及其下层楼板的竖向加速度响应。模型M-2相比于模型M-1额外施加了附加配重。试验结果表明:1) 随着地震损伤程度的增加,模型的扭转效应有所增大;2) 倒塌前模型M-1和模型M-2的基本频率仅比初始值分别降低8.9%和4.7%,采用频率改变幅度进行结构倒塌预警可能是不现实的;3) 倒塌碰撞导致模型各层的水平加速度出现短时剧烈波动,波动期间模型M-1和模型M-2各层的绝对加速度最大值介于5g~10g之间,分别为倒塌前各层绝对加速度最大值的5倍~20倍和10倍~50倍;4) 倒塌碰撞引发的楼板竖向加速度高达30g~40g。

关键词: 板柱结构 , 薄弱层 , 振动台试验 , 落层倒塌 , 地震

Abstract:

Shaking table tests were conducted for two three-story spacial slab-column structure models with weak stories. The El-Centro (NS) earthquake record was used to produce the excitation and its peak acceleration increased gradually until the pancake collapse of the weak story occurred. Horizontal accelerations were recorded for all stories before and after the occurring of pancake collapse. The vertical accelerations induced by the pancake collapse were also recorded for the floor slabs of the weak story and the story just below. Model M-2 had more weight than Model M-1. Test results show that: 1) with the increasing of the seismic damage degree, the models’ torsional responses increased; 2) the fundamental frequencies of Models M-1 and M-2 prior to the occurring of pancake collapse were only 8.9% and 4.7% lower than their initial values respectively, indicating that it may be impractical to use the change of frequency to predict structural collapses; 3) intensive fluctuation occurred in a very short time period for the horizontal acceleration of each story due to the pancake collapse; and the maximum absolute accelerations of Models M-1 and M-2 during the fluctuating period were in a range of 5g~10g, 5~20 times larger of M-1’s and 10~50 times larger of M-2’s maximum absolute accelerations respectively; 4) the vertical accelerations of the weak story floor slab and the floor slab just below the weak story induced by the pancake collapse were in a range of 30g~40g.

Key words: slab-column structure , weak story , shaking table test , pancake collapse , earthquake

中图分类号: 

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[1] Talaat M, Mosalam K M. Modeling of progressive collapse in reinforced concrete frame structures [R]. Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER Report, 2007.
[2] Sasani M, Kropelnicki J. Progressive collapse analysis of an RC structure [J]. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2008, 17(4): 757―771.
[3] Kim Y, Kabeyasawa T. Dynamic test and analysis of an eccentric reinforced concrete frame to collapse [C]. Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.381, Vancouver, BC, Canada, August 1-6, 2004.
[4] Wu C L, Loh C H, Yang Y S. Shake table tests on gravity load collapse of low-ductility RC frames under near-fault earthquake excitation [C]. Proceedings of the Advances in Experimental Structural Engineering. Nagoya, Japan, 2005: 725―732.
[5] Ghannoum W. Experimental and analytical dynamic collapse study of a reinforced concrete frame with light transverse reinforcements [D]. Berkeley: University of California, 2007.
[6] Hakuno M, Meguro K. Simulation of concrete-frame collapse due to dynamic loading [J]. Journal of Engineering Mechanics, 1993, 119(9): 1709―1723.
[7] 孙利民, 秦东, 范立础. 扩展散体单元法在钢筋混凝土桥梁倒塌分析中的应用[J]. 土木工程学报, 2002, 35(6): 53―58.
Sun Limin, Qin Dong, Fan Lichu. A new model for collapse analysis of reinforced concrete bridge [J]. China Civil Engineering Journal, 2002, 35(6): 53―58. (in Chinese)
[8] 张雷明. 灾害荷载下结构倒塌机制研究[D]. 北京: 清华大学, 2000.
Zhang Leiming. Research on structure collapse mechanism under disaster loads [D]. Beijing: Tsinghua University, 2000. (in Chinese).
[9] 张富文, 吕西林. 框架结构不同倒塌模式的数值模拟与分析[J]. 建筑结构, 2009, 30(5): 119―125.
Zhang Fuwen, Lü Xilin. Numerical simulation and analysis of different collapse patterns for RC frame structure [J]. Journal of Building Structures, 2009, 30(5): 119―125. (in Chinese)
[10] 黄庆华. 地震作用下钢筋混凝土框架结构空间倒塌反应分析[D]. 上海: 同济大学, 2006.
Huang Qinghua. Study on spatial collapse responses of reinforced concrete frame structures under earthquake [D]. Shanghai: Tongji University, 2006. (in Chinese).
[11] 吴波, 黄仕香, 赵新宇. 混凝土框剪结构的落层倒塌碰撞试验[J]. 工程力学, 2012, 29(6): 176―187.
Wu Bo, Huang Shixiang, Zhao Xinyu. Experimental study on pancake collapse of RC frame-shear wall structures [J]. Engineering Mechanic, 2012, 29(6): 176―187. (in Chinese)
[12] 郑山锁. 动力试验模型在任意配重条件下与原型结构的相似关系[J]. 工业建筑, 2000, 30(3): 35―39.
Zheng Shansuo. Analogical ratio between scale models with less ballast and their prototypes under shaking table test [J]. Industrial Construction, 2000, 30(3): 35―39. (in Chinese)
[13] 张晋. 采用MATLAB进行振动台试验数据的处理[J]. 工业建筑, 2002, 32(2): 28―30.
Zhang Jin. Using MATLAB to deal with data of the shaking table test [J]. Industrial Construction, 2002, 32(2): 28―30. (in Chinese)
[1] 翟金金, 董胜. 夏威夷ALEUTIAN海啸的NEOWAVES数值模拟[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 359-364.
[2] 国巍, 李君龙, 刘汉云. 强地震下高速铁路桥上行车精细化模拟及行车安全性分析[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 259-264,277.
[3] 彭天波, 李翊鸣, 吴意诚. 叠层天然橡胶支座抗震性能的实时混合试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 300-306.
[4] 张永亮, 冯鹏飞, 陈兴冲, 宁贵霞, 丁明波. 基于静-动力分析相结合方法的桥梁桩基础地震反应分析及抗震性能评价[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 325-329,343.
[5] 郑福聪, 郭宗明, 张耀庭. 近场脉冲型地震作用下PC框架结构抗震性能分析[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 330-337.
[6] 谭辉, 刘晶波, 王东洋, 宝鑫, 李述涛. 地下结构地震反应分析中人工边界条件和地震波动输入方法对比研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 212-216,222.
[7] 郑文彬, 张建伟, 曹万林. 单排配筋L形截面剪力墙振动台试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 134-139.
[8] 贾宏宇, 杜修力, 李兰平, 黄胜前, 郑史雄. 地震作用下梁体碰撞间隙宽度的概率分析方法[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 39-45.
[9] 杨参天, 解琳琳, 李爱群, 曾德民, 刘立德. 适用于高层隔震结构的地震动强度指标研究[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 21-29.
[10] 刘亭亭, 于晓辉, 吕大刚. 地震动多元强度参数主成分与结构损伤的相关性分析[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 122-129,137.
[11] 何浩祥, 王文涛, 范少勇. 考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 94-103,149.
[12] 王丕光, 赵密, 杜修力. 考虑水体压缩性的椭圆柱体地震动水压力分析[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 55-61.
[13] 李万润, 王辉, 孙玉萍, 杜永峰, 王雪平, 吴忠铁. 考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟与试验验证[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 115-122,131.
[14] 张锐, 成虎, 吴浩, 王东升. 时程分析考虑高阶振型影响的多频段地震波选择方法研究[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 162-172.
[15] 甄伟, 盛平, 杨庆山, 田春雨. 嘉德艺术中心结构模型振动台试验与竖向地震作用分析[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 200-208,230.
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[1] 原 园;徐颖强;吕国志;朱贤飞. 齿轮啮合过程中安定状态残余应力的数值方法研究[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -211, .
[2] 邢德进;李忠献. 应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -228, .
[3] 周小平;杨海清;张永兴. 有限宽偏心裂纹板在裂纹面受两对集中拉力作用时裂纹线的弹塑性解析解[J]. 工程力学, 2008, 25(1): 0 -027 .
[4] 龚耀清;包世华. 超高层建筑空间巨型框架自由振动计算的新方法[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -140 .
[5] 刘金兴;邓守春;张 晶;梁乃刚. 颗粒复合材料断裂的梁网格模型[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -037 .
[6] 郎风超;邢永明;朱 静. 应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L 不锈钢力学性能[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -071 .
[7] 郭小刚;刘人怀;曾 娜;金 星. 子结构位移迭代法修正软管空间形态[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -032 .
[8] 邢静忠;柳春图. 线弹性土壤中埋设悬跨管道的屈曲分析[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -075 .
[9] 刘祥庆;刘晶波. 基于纤维模型的拱形断面地铁车站结构弹塑性地震反应时程分析[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -157 .
[10] 郝庆多;王言磊;侯吉林;欧进萍;. GFRP带肋筋粘结性能试验研究[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -165, .
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2018年11月15日