鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌失效模式、風(fēng)險(xiǎn)與魯棒性分析.pdf

1、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一就是要保證在地震或其它偶然荷載作用下，結(jié)構(gòu)不倒塌（至少不立即倒塌），留出充裕的逃生時(shí)間，最大限度地保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)地震作用，現(xiàn)有抗震規(guī)范提供了大震不倒的設(shè)計(jì)要求和分析方法，但據(jù)此只能得到定性結(jié)論而非定量指標(biāo)，無法評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗倒塌的極限能力。針對(duì)其它偶然荷載，我國很多建筑設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)注意到了結(jié)構(gòu)魯棒性對(duì)提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的重要性，但都沒給出具體的要求和方法，缺乏指導(dǎo)性和可操作性。
　　本文以

2、OpenSEES作為分析平臺(tái)，引進(jìn)當(dāng)前國外規(guī)范的分析方法，對(duì)基于我國現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)向增量倒塌和豎向連續(xù)倒塌分析，定量地評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。在側(cè)向增量倒塌分析時(shí)，同時(shí)采用POA和IDA方法。首先根據(jù)可靠度理論預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)各種倒塌失效模式的出現(xiàn)概率，并給出各失效模式隨強(qiáng)柱弱梁系數(shù)COF的變化趨勢(shì)。隨后，以超強(qiáng)系數(shù)和延性系數(shù)為目標(biāo)參數(shù)，采用Pushover分析（POA）方法研究結(jié)構(gòu)在不同側(cè)向力分布形式、不同梁柱線剛比和不

3、同COF情況下結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。繼而，以易損性（條件倒塌概率）和危險(xiǎn)性（年平均倒塌概率）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用增量動(dòng)力分析（IDA）方法分析結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向增量倒塌的能力，并給出主要的幾種倒塌失效模式。最后，對(duì)結(jié)構(gòu)地震倒塌風(fēng)險(xiǎn)概率的點(diǎn)估計(jì)值進(jìn)行評(píng)估。在IDA方法中，考慮了實(shí)時(shí)移除和不移除構(gòu)件兩種工況。在豎向連續(xù)倒塌分析中，同時(shí)采用非線性動(dòng)力分析（NDA）、Pushdown分析（PDA）和豎向IDA方法。首先通過非線性動(dòng)力分析方法，考慮失效構(gòu)件所在

4、位置、失效時(shí)長等因素，直觀地查看結(jié)構(gòu)在某以構(gòu)件失效后相鄰區(qū)域的反應(yīng)情況。然后，采用Pushdown方法推求結(jié)構(gòu)的抵抗連續(xù)倒塌極限能力，并對(duì)動(dòng)力放大系數(shù)進(jìn)行分析。繼而，提出了豎向IDA方法，對(duì)失效構(gòu)件之上、之下的剩余部分分別進(jìn)行架越能力和抗沖擊的極限能力分析。最后，借助冗余度指標(biāo)定量地給出結(jié)構(gòu)魯棒性的大小。本研究得出結(jié)論：按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的年平均地震倒塌概率為3.210。在各層內(nèi)柱失效后，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生連續(xù)倒塌；當(dāng)?shù)?層柱