【摘 要】
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爆炸、撞击等偶然荷载作用可能导致结构中部分承重构件失效,并引发结构的连续倒塌破坏。钢-混凝土组合梁是组合楼盖中的重要承重构件,组合梁结构构件和连接细节的多样性决定
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爆炸、撞击等偶然荷载作用可能导致结构中部分承重构件失效,并引发结构的连续倒塌破坏。钢-混凝土组合梁是组合楼盖中的重要承重构件,组合梁结构构件和连接细节的多样性决定了影响其连续倒塌性能的因素较为复杂。目前,关于钢-混凝土组合梁连续倒塌性能的相关研究较为有限,对组合梁的连续倒塌性能和倒塌机理开展系统研究具有重要的科研价值和工程意义。本文对中柱失效情况下钢-混凝土组合梁的连续倒塌性能进行了非线性倒塌分析,探讨了组合梁的倒塌性能和抗倒塌工作机制,主要研究内容包括:1)利用有限元分析软件ANSYS对12根普通钢-混凝土组合梁进行了有限元参数分析,考察了栓钉间距、混凝土板中配筋率等参数对组合梁连续倒塌性能的影响。分析结果表明,考虑悬链线机制结构抗倒塌承载力提高了25%~75%,混凝土板配筋率、组合梁跨高比、纵向约束及钢梁高度对其影响显著;采用能量法将计算所得的静力倒塌荷载换算为等效动力荷载,得到普通钢-混凝土组合梁的动力荷载增大系数(DIF)介于1.13~1.32之间。2)对9根体外预应力钢-混凝土组合梁进行了有限元参数分析,考察了转向块布置、混凝土板配筋率等参数对组合梁连续倒塌性能的影响。分析结果表明,考虑悬链线机制结构抗倒塌承载力提高了47%~88%,组合梁跨高比、转向块布置及钢梁高度对其影响显著;体外预应力钢-混凝土组合梁的动力荷载增大系数(DIF)介于1.24~1.32之间。3)悬链线机制抗倒塌承载力简化模型的计算值与有限元计算值吻合,组合梁的抗倒塌承载力可以近似由简化计算公式估计;塑性铰机制承载力大约为悬链线机制极限承载力的45%~700%,组合梁的抗倒塌极限承载力可以偏安全地由塑性铰机制承载力估计。本文的研究成果可为钢-混凝土组合梁的抗连续倒塌设计提供参考和依据。
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