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结构工程在服役过程中可能遭遇如煤气爆炸、恐怖袭击、火灾、撞击等作用,这些偶然荷载具有持续时间短、破坏程度大的特点,一旦发生,将可能导致结构连续倒塌,引起严重的人员伤亡和财产损失。开展结构连续倒塌性能的研究具有重大的学术、经济和社会意义。结构竖向倒塌作为结构连续倒塌的基本形式,正在成为土木工程学科的研究热点;选择广泛应用的钢筋混凝土框架结构作为研究对象,具有显著的普适性、时代性和必要性。本文采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的研究方法,对有关钢筋混凝土空间框架结构竖向倒塌机制的5个关键性问题进行了研究,包括研发适于试验需要的微机控制液压加载试验装置、揭示RC框架结构竖向倒塌灾变机理和现浇板抗连续倒塌作用、提出未失效柱最大侧向变形和失效柱临界塌落位移的理论求解方法、揭示现浇RC梁板对因灾失效柱的约束作用、揭示现浇RC梁板对塌落影响区未失效柱侧向变形的影响规律。取得的研究成果主要有:1.开发了微机控制液压加载试验装置,解决了RC空间框架结构竖向倒塌机制试验研究设备难题;以实际工程为背景,依据相似试验理论,设计并制作了用于试验研究的结构试验模型;以数值计算为基础,综合考虑试验研究目的,提出了试验加载制度和检测方案。2.探明了RC空间框架结构竖向倒塌全过程由外推阶段(拱作用阶段)、内收阶段(悬链线作用阶段)和倒塌阶段(叠蛋糕式倒塌)三个阶段组成;提出了单参数倒塌损伤指数D,为实现定量准确快速评价结构倒塌损毁状态提供了技术途径,为确定受损结构的计算模型提供了可靠依据;定量评价了现浇板对梁铰形成机制的影响,具体因现浇板对梁约束情况而异;提出了塌落区和塌落影响区的概念,探明了倒塌细节,积累了数值模型确认所需的数据;揭示了现浇板对提高结构抗连续倒塌性能的机理,外推阶段现浇板显著提高因灾失效柱所受的约束作用,内收阶段现浇板发挥悬链线作用,悬链线作用的大小取决于塌落区范围。3.提出了未失效柱最大侧向变形的理论求解方法,并运用试验结果进行了验证;还提出了失效柱临界塌落位移的理论计算模型,提出了简化计算方法,运用多个试验成果验证了精度;基于试验和理论成果,提出了挠跨比评估法应用于损毁结构的快速评估,确定临界挠跨比为0.2时对应的失效位移作为临界塌落位移;还提出了一些提高结构抗连续倒塌性能的措施。4.理论分析了因灾失效柱所受的梁板约束作用,分别从基于力和位移、基于能量的角度进行了定性、定量分析;基于力和位移的约束作用分析,针对单一工况定量刻画了力(失效柱所受的约束作用)-位移(竖向位移)关系,针对不同工况定性比较了约束作用的大小;基于能量的约束作用分析,以抗塌落能的提出为前提,实现了不同工况间的定量比较;研究的因素中现浇板对约束作用的影响最为显著。5.揭示了现浇RC梁板对塌落影响区未失效柱侧向变形量和变形形状的影响规律:现浇板有无及位置对未失效柱的侧向变形形状和变形量均存在显著影响;在结构对称方向塌落伊始均存在外推阶段,结构非对称方向直接进入内收阶段;塌落影响区主要影响区域为距离失效柱两跨范围以内;周边构件能显著减小未失效柱的侧向变形量,结构非对称位置未失效柱的侧向变形量减少更显著;二维平面框架与三维空间框架相比,未失效柱的侧向变形形状有较大差异;材料强度对塌落区未失效柱的侧向变形形状和变形量无显著影响。本文的创新之处在于:1.揭示了RC框架结构竖向倒塌灾变机制和现浇板提高结构抗连续倒塌性能的机理,提出了单参数结构损伤指数模型,定量评价了现浇板对塑性铰的影响;2.提出了未失效柱最大侧向变形、失效柱临界塌落位移的理论求解方法,还提出了挠跨比评估法快速评价结构损毁状态的方法;3.揭示了现浇RC梁板对因灾失效柱的约束作用、现浇RC梁板对塌落影响区未失效柱侧向变形的影响规律,提出了抗塌落能的概念。