建筑结构一旦发生连续倒塌，通常会造成重大的人员伤亡、财产损失以及恶劣的社会影响。研究建筑物遭受局部破坏后的受力机理、寻找增强结构抵抗偶然荷载能力的方法，对提高建筑结构的安全性，防止重大工程灾害的发生具有十分重要的意义。为了提升建筑结构的抗连续倒塌能力，尽可能避免连续倒塌的发生，国内外学者进行了相关研究。然而，已有研究多集中在抽柱法假定，对另一种可能导致连续倒塌发生的情况——落层冲击尚需要进一步研究。落层冲击指结构或非结构单元由于偶然极端荷载作用向下塌落撞击下层剩余结构的情况。在RonanPoint公寓部分倒塌事件和世贸大厦倒塌事件中，落层冲击均是导致结构最终发生垮塌的重要原因。因此，研究结构在落层冲击作用下的荷载抵抗机理，分析并提高结构的抗冲击性能，对防止结构发生连续倒塌现象具有重要的意义。本文针对平面钢框架子结构的抗落层冲击性能，主要进行了以下研究工作：
　　(1)利用数值模拟的方法进行了冲击试验设计预分析。利用通用有限元程序ANSYS/LS-DYNA建立了剪力板连接钢梁的有限元模型，并使用已有试验结果验证了有限元模型计算结果的准确性。基于经验证的有限元模型对剪力板连接钢梁受冲击荷载情况展开了参数化分析工作，分析了冲击能量、冲击荷载作用位置、材料强度、惯性效应、螺栓孔距以及剪力板厚度等参数对结构冲击动力响应的影响。模拟结果发现冲击荷载作用位置对结构的抗冲击性能有明显影响，为后续的钢框架受冲击荷载作用的试验研究提供参数选取依据。
　　(2)完成了5个不同梁柱连接形式的平面钢框架子结构受跨中冲击荷载作用的试验研究。5种梁柱连接形式包括栓焊混合连接、狗骨式连接、剪力板连接、平端板反向槽钢连接以及外伸端板反向槽钢连接。在试验中，以钢梁跨中作为冲击荷载作用位置，利用高性能落锤试验机进行冲击荷载的加载。根据试验中测得的冲击力时程及位移时程发展规律将一次典型的冲击过程分为三个阶段。基于能量守恒及动量守恒给出了冲击力峰值和冲击过程持时的计算方法。基于试件的变形和内力给出了跨中冲击作用下的荷载抵抗机理，发现弯曲效应是结构抵抗跨中荷载作用的主要方式，悬链线效应仅在大变形阶段可以有效提供承载力。冲击能量主要由试件的弯曲变形吸收。
　　(3)使用与跨中冲击试验相同的5个试件，利用高性能落锤试验机进行了钢框架试件受梁端冲击荷载作用的试验研究。试验获得了梁端冲击作用下不同梁柱连接形式钢框架试件的动态力学性能，给出了梁端冲击作用下结构的荷载抵抗机理，对比分析了冲击位置对结构冲击动力响应、破坏模式以及抗冲击性能的影响。将冲击荷载作用位置由跨中改为梁端后，各试件的承载力提高而变形能力下降，但试件的能量吸收能力变化不一。试件在跨中冲击作用下表现出弯曲或受拉破坏模式，而在梁端冲击作用下表现出剪切破坏模式。
　　(4)利用ANSYS/LS-DYNA建立了冲击试验中10个试件的有限元模型并模拟了冲击试验过程。数值模拟结果与试验结果相比表现出良好的一致性。利用有限元模型对总能量相同情况下试件受单次冲击和多次冲击的响应进行了对比，认为在总能量相同的情况下单次冲击是最危险的加载方式。基于经验证的有限元模型，以外伸端板反向槽钢试件为例，研究跨高比对钢框架结构抗落层冲击性能的影响，在保持梁截面不变的情况下对不同跨高比试件分别在跨中和梁端冲击作用下的抗冲击性能进行了参数化分析，得到了跨高比对试件失效位移、最大承载力、变形能力以及能量吸收能力的影响规律。在跨中冲击和梁端冲击情况下，试件的承载力和能量吸收能力均随跨高比增加而降低。在进行结构抗冲击设计时，应在满足其他设计要求的前提下尽量取较小跨高比。
　　(5)提出了一种确定外伸端板反向槽钢连接钢框架抗冲击性能的简化计算方法。以外伸端板反向槽钢连接钢框架试件为研究对象，以冲击过程中的能量转化关系为基础，基于能量守恒和荷载抵抗机理，考虑大变形情况下轴向拉力与弯矩的相互作用关系及符合塑性流动法则的变形增量与内力增量关系，提出了一种钢框架抗冲击性能简化计算方法。将简化计算方法得到的结果与冲击试验结果及数值模拟结果进行了对比，验证了本文简化计算方法的准确性和有效性。