体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验研究

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近年来发生的多起重大事故表明,建筑结构的连续倒塌已经成为结构破坏的主要形式之一。工程结构在地震、恐怖袭击、火灾等意外事件中发生连续倒塌将造成严重的经济损失、人员伤亡和恶劣的社会影响,因而工程结构的连续倒塌机理以及倒塌极限抗力的研究,成为各国科研人员的重点研究内容。目前,结构的抗倒塌试验研究主要针对钢筋混凝土结构,而对于预应力结构尤其是体外预应力结构的抗倒塌试验研究几近空白。  本文依托国家自然科学青年基金项目“体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能研究”(编号:51308556)进行了单层体外预应力钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌拟静力试验研究,探索分析了轴向约束、体外预应力、预应力筋布置方式对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。主要研究结论如下:  (1)体外预应力筋可提高框架的开裂荷载、压拱作用阶段的峰值荷载以及悬链线作用阶段的极限荷载。  (2)当框架柱对梁提供的水平约束不足时,体外预应力钢筋混凝土框架的倒塌抗力随竖向位移的增大而不断下降。  (3)体外预应力筋的“悬索作用”可以直接提高框架的倒塌抗力,体外预应力筋的水平分力可以加强框架结构的正截面抗弯承载力。  (4)直线布置与折线布置的体外预应力筋可大幅提高框架结构的倒塌极限抗力,且采用折线布筋的结构提高效率更大,悬链线作用阶段的极限倒塌抗力主要由体外预应力筋提供。  (5)直线布置的体外预应力筋可以提高框架的倒塌极限变形能力,其倒塌极限变形约为普通钢筋混凝土框架的1.5倍。  (6)推导出了体外预应力钢筋混凝土框架结构倒塌抗力的简化计算公式,可用来预估体外预应力钢筋混凝土框架考虑悬链线作用的极限承载力。
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