【摘 要】
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钢筋混凝土单跨框架结构目前在我国仍然大量存在,上世纪九十年代修建的中小学教学楼和居民楼很多都是单跨框架结构,在历次特大地震中,单跨框架结构倒塌十分严重,随着第五代GB18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,对于极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理的研究十分重要。本文利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震下的破坏倒塌整个过程进行了仿
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钢筋混凝土单跨框架结构目前在我国仍然大量存在,上世纪九十年代修建的中小学教学楼和居民楼很多都是单跨框架结构,在历次特大地震中,单跨框架结构倒塌十分严重,随着第五代GB18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,对于极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理的研究十分重要。本文利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震下的破坏倒塌整个过程进行了仿真模拟,并研究了地震动强度、底层层高、结构层数以及结构纵向跨数对单跨框架结构倒塌的影响,通过单跨框架结构的倒塌过程以及层间位移角、倒塌时间、结构耗能等方面分析了其倒塌的机理,并提出通过增加框架柱的方式对单跨框架结构进行加固,并得出以下结论:（1）单跨框架结构在极罕遇地震作用下结构耗能不足,缺少冗余度,结构底层容易形成相对薄弱层,在地震作用下,底层柱顶很容易产生塑性铰,导致柱子丧失承载力引发结构发生侧向位移最终结构整体倒塌破坏。（2）地震动强度、结构底层高度和结构层数对单跨框架结构的倒塌破坏有较明显的影响,纵向跨数则影响不大。其中地震动强度越大,结构吸收的能量越大,结构变形也越严重,单跨框架结构倒塌的概率也越大;在相同地震动下,合适的底层层高,结构刚度均匀耗能充分,不容易发生倒塌,反之底层层高过高或者过低都会影响结构的抗震性能,容易导致结构在极罕遇地震下发生倒塌;结构层数越高,柱子的轴压比也越大,结构延性越差,在极罕遇地震作用下层间位移角也越大,倒塌的概率越大。极罕遇地震下不同纵向跨数的单跨框架结构层间位移角、倒塌时间都十分接近,没有发现明显的差别,可以认为纵向跨数对单跨框架结构倒塌产生的影响不大。（3）通过增设框架柱加固后的单跨框架结构冗余度充足,结构整体变形协调,结构耗能能力充分,不易形成薄弱层,整体抗震性能增强,而且增设框架柱在现实中造价低,施工工艺简单、方便,不会对结构本身造成损伤。
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