工程力学 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (7): 117-126.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0201

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带板钢筋混凝土框架连续倒塌理论分析

高佳明, 刘伯权, 黄华, 周长泉   

  1. 长安大学建筑工程学院, 陕西, 西安 710061
  • 收稿日期:2017-03-15 修回日期:2017-09-29 出版日期:2018-07-25 发布日期:2018-07-26
  • 通讯作者: 刘伯权(1956-),男,甘肃定西人,教授,博士,博导,主要从事结构抗震与倒塌机理研究(E-mail:bqliu@chd.edu.cn). E-mail:bqliu@chd.edu.cn
  • 作者简介:高佳明(1986-),男,河北张家口人,博士生,主要从事结构抗震与加固研究(E-mail:jiamingcareer@163.com);黄华(1979-),男,江苏常州人,教授,博士,硕导,主要从事结构抗震与加固研究(E-mail:huanghua23247@163.com).
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51578077,51778060);陕西省自然科学基础研究计划项目(2016JM5050);高等学校博士点专项科研基金项目(20130205130001);中央高校基本科研业务费专项基金资助团队项目(310828173401);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(310828171012)

THEORETICAL ANALYSIS ON THE PROGRESSIVE COLLAPSE OF RC FRAME STRUCTURES WITH SLABS

GAO Jia-ming, LIU Bo-quan, HUANG Hua, ZHOU Chang-quan   

  1. School of Civil Engineering, Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710061, China
  • Received:2017-03-15 Revised:2017-09-29 Online:2018-07-25 Published:2018-07-26

摘要: 采用拆除构件法对一榀两层2×1跨带板钢筋混凝土框架结构进行拟静力倒塌试验,分析了框架结构底层边柱失效后,剩余结构竖向倒塌的变形破坏模式以及受力机制。试验结果表明:带板混凝土结构连续倒塌抗力先后由梁拱-板压膜机制、梁拱-板拉膜机制、梁悬索-板拉膜机制、板拉膜机制提供;结构变形先后经历外推、内收、倒塌三个阶段,结构最大抗力出现在框架柱内收-外推转换点(梁悬索-板拉膜机制)。框架梁破坏后,结构转化为板柱模型,现浇板仍能将抗力维持在较高水平。理论分析了结构竖向连续倒塌关键变形处的临界位移和抗力值,提出了结构极限承载力计算方法,并建议同时考虑极限承载力和梁端转角对混凝土结构进行倒塌判定。

关键词: 带板钢筋混凝土框架, 连续倒塌, 倒塌试验, 理论分析, 悬索, 拉膜

Abstract: A quasi-static test was carried out to experimentally study the progressive collapse of a two-story 2×1 bay spatial frame structure with slabs. The progressive collapse mechanism and deformation failure mode of the residual structure due to a side column loss were analyzed. The results indicate that the whole collapse resistance of RC frame structure is successively provided by beam arch-slab pressure membrane mechanism, beam arch-slab tensional membrane mechanism, beam catenary-slab tensional membrane mechanism and slab tensional membrane mechanism. The structural deformation process experiences three stages including the extrapolative stage, adductive stage and collapsed stage. The maximum resistance appears at a breaking point, which lies between stringing inward section and pushing outward section of the frame column (beam catenary-slab tensional membrane mechanism). The structure changes into a slab-column model when the beam is damaged, and the slab can maintain the resistance at a high level. The resistance and critical displacement at the key points of structural collapse are theoretically analyzed. A calculation method of structural ultimate load-bearing capacity is proposed. The ultimate load-bearing capacity and beam's rotation angle should be taken into consideration in the criteria for structural collapse.

Key words: RC frame structure with slab, progressive collapse, collapse experiment, theoretical research, catenary, tensional membrane

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2018年11月15日