基于能量倒塌判定标准的抗弯钢框架结构影响系数
浅谈钢框架结构抗倒塌能力研究
构 中运 用 的 非 常 广 泛 。
生 活 正 常秩 序 的有 效 维 持 。 保 证 人 类 的 生命 及 财 产 安 全 ， 做 好 对 建 筑 结构 的抗 震 设 计 是 对 建 筑 设 计 企 业 的 基 本 要 求 。在 实
出来 ． 设 计 人 员应根 据 以往 设 计 经验 ， 结 合 实 际 建 筑 结 构 的 特 点。 来进 行 科 学 的 抗震 设 计 ， 为 提 升 建 筑 结构 的抗 地 震 倒 塌 能 力 提 供 重要 参考 。
２ 钢框架结构建筑结构抗震性能探析
关 于钢 框 架结 构 建 筑结 构 抗 震 性 能 的探 析 首先 应 该 建 立
相 关 的模 型 然 后 采 取 相 应 的 简化 模 型 来 进 行 数 据 结果 的分 析。 其 中应 该 包含 框 架 的 边 长 、 壁厚 、 主 梁截 面 、 次粱截 面 ， 钢
１ ． ５ 交 错桁架 结构 体 系
交错 桁 架 结 构 体 系主要 是 由柱 子 、 桁 架 以 及 楼 面板 所 构
通 常柱 子是 固定 在 建 筑 的 外 围 ， 而 桁 架 则 是 固定 在 柱 子 际 设 计 过程 中 。为 了 能够 将 建 筑结 构 抗 震 性 能 最 大 限度 发 挥 成 的 ，
建筑 ・ 节能
Ｌ Ｏ Ｗ Ｃ ＡＲ Ｂｏ Ｎ Ｗ ｏＲＬ Ｄ ２ ０ １ ｓ 陀
浅谈 钢 框 架 结构抗 倒 塌 能 力研 究
某教学楼的抗震性能评估和经济性评价
某教学楼的抗震性能评估和经济性评价作者：陈琳陈状来源：《城市建设理论研究》2013年第34期摘要：采用Sap2000和Perform-3d对结构进行静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析，已经成为对结构进行抗震评估的有效方法。
本文以一五层的某教学楼为例，分别对框架结构、框架—普通支撑结构和框架—防屈曲支撑结构进行静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析，分别从结构的抗震性能、碳排放和经济性三方面对钢框架-支撑结构进行综合评估。
研究表明框架—防屈曲支撑结构具有良好的抗震性能，并且在经济环保方面有一定的优势。
关键字：pushover、动力弹塑性时程分析、碳排放、经济性中图分类号：U462.3+4 文献标识码：A0 引言结构在地震作用下将出现不同程度的变形破坏，本例中结构的底层高度和跨度较大，在地震作用下，形成了薄弱层。
纯框架结构的抗震性能较差，对比分析框架—普通支撑结构和框架—防屈曲支撑结构的抗震性能，并对比循环钢和钢筋混凝土结构的碳排放和经济性。
1 分析方法在静力弹塑性分析方法中，参照FEMA356设定结构构件的性能水准，利用Sap2000和Perform-3D对结构进行静力推覆分析，对比纯框架、普通支撑框架和防屈曲支撑框架的推覆曲线、层间位移角以及层间剪力曲线。
根据ATC-40，确定结构在不同地震水准下的目标性能点以及出现塑性铰的机制。
对结构进行弹塑性动力时程分析，确定结构顶点位移时程图以及基底剪力图。
根据基于能量的抗震分析方法确定结构的耗能比例和耗能机制。
2 计算模型的选取用Perform3d对相关的试验进行模拟分析，对照软件分析结果与试验数据。
确定了试验结果基本与软件分析的数据吻合，以此验证了本文所选取的分析参数和模型的取值的合理性。
1992年，为研究钢框架的非线性性能，湖南大学[2]对四榀钢框架进行了低周往复试验。
试验为两个单跨钢框架和两个双跨钢框架。
梁柱截面选用同一截面。
现选取其中的一组参数对比分析。
多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估
基本内容
在过去的半个世纪里，随着全球城市化进程的加速，建筑物的安全性问题越 来越受到人们的。尤其是那些因某种原因导致“一个或几个结构构件突然失效， 然后其它毗邻结构构件次第失效直到整个建筑失效或其一大部分失效”的现象， 每一个失效事件都伴随着巨大的人员伤亡和经济损失。因此，对抗连续倒塌性能 的评估，成为当前工程界一个重要的研究课题。
3、梁柱截面尺寸较小，使得结 构在失去稳定性后容易发生连续 倒塌。
1、提高混凝土强度等级，采用高强度混凝土提高结构的抗连续倒塌能力； 2、增加配筋率，采用适当的配筋方式和布置提高结构的稳定性；
3、适当增加梁柱截面尺寸，以提高结构的整体稳定性。
参考内容二
引言
钢筋混凝土框架结构在建筑工程中广泛应用，其抗连续倒塌能力是保障建筑 物安全的重要性能。近年来，国内外频繁发生的建筑物倒塌事故引起了人们对建 筑结构安全的。因此，研究钢筋混凝土框架抗连续倒塌机制具有重要意义。本次 演示旨在探讨钢筋混凝土框架结构的连续倒塌机制，分析其影响因素，并提出相 应的预防和补强措施。
这些理论和模型主要围绕如何预测和防止结构在面临冲击时的连续倒塌。例 如，有一项理论提出了一种叫做“结构抗连续倒塌设计方法”的方法，这种方法 主要通过增强关键部位（如梁、柱等）的承载能力，以防止因冲击导致的连续倒 塌。还有一项模型则通过模拟结构在冲击下的反应，预测结构的剩余承载能力。
在实际工程中，对抗连续倒塌性能的评估常常需要结合特定的环境条件和实 际情况进行。例如，对于地震频繁的地区，钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性 能就需要特别。因为在地震过程中，结构可能会受到强烈的震动和冲击，如果设 计不当或者施工质量有问题，就可能出现连续倒塌的情况。
基于能量被动耗能结构抗震设计方法的研究_樊长林(1)
［ 11 ， 12］ 提出了基于能量的框架结构设计方法 ， 然而， 上述研究大都集中在能量计算、 分析方面， 基于能量的 抗震设计方法尚未完全形成。 在已有研究的基础上， 本文发展了一种基于能量被动耗能结构抗震设计方法 ， 根据结构的前 2 阶振型， 将结构等效为两个单自由度， 由 MPA 得出各等效单自由度的屈服强度系数 C y 、 延性系数 μ， 由反应谱求出结 构能量耗散需求， 由 MPA 得到的层间能量分布曲线， 得出结构各层的耗散能量需求， 据此进行耗能装置的设 Linear Time History Analysis， NLTHA ） 计。最后， 以 9 层被动耗能钢框架为算例， 通过非线性时程分析 （ Non校验了该方法的有效性、 实用性。
然后由反应谱计算各阶振型耗散能量需求， 利用各振型能量分布曲线， 求得 服强度系数和延性系数， 各层耗散能量需求， 叠加得到各层地震总能量需求， 据此确定耗能装置的类型及设计参数 。 运用该 并通过非线性动力分析进行了验证， 结果表明该方法精确度符合实 方法对 9 层钢框架进行了设计， 际工程需求。 关键词： 被动耗能结构； 基于能量抗震设计； 模态 pushover 分析； 耗能装置 中图分类号： TU311． 3 ； TU391 文献标志码： A
Study on energy based seismic design method for structure with passive energy dissipation system
FAN Changlin1． 2 ， ZHANG Shanyuan2 ， LU Guoyun2
（ 1． Taiyuan City Vocational College， Taiyuan 030027 ， China； 2． Civil Engineering College，Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024 ， China）
多层抗弯钢框架的结构影响系数
摘
Байду номын сангаас
要 ： 构 的 地震 作 用 取值 与结 构 的延 性 和 超 强 有关 ， 结 结构 的延 性 和 超 强 可 用结 构 影 响 系 数来 反映 。我 国现 行 抗
震 设 计 规 范 对不 同材 料 的所 有 结 构 体 系 采 用单 一 的结 构 影 响 系 数 ， 尽 合 理 。文 章 针 对 三 个 不 同 的 抗 弯 钢框 架 ， 不 采
设 计 的安全 与经济［ ５ １ 。
２ 确 定 结 构影 响 系数 的方 法
《 建筑抗震设计规范》Ｇ ５０ １２０ ） （ Ｂ ０ １—０ １中隐含的结构影响系数 Ｒ＝ｒ 哪 小 哪 小 ０ ｘ ． ／ ， 中 ／ 一＝ ｐ ／ 一＝ ． ２ ５ Ｏ ３ ２
０２＝ ．１ １】 构影 响系 数的具 体求 解方法 如 下 ：１针对某 多层 抗弯 钢框架 ， 照 国内规 范进行 结构设 ． ２８ ２５． ４ ６。结 ７ （） 按
１ 期
壹兰等： 多层抗弯钢框架的结构影响系数
， ｔ
计 ， 出相应 的设计 基 底剪 力 ；２ 通 过 Ｓ Ｐ ０ ０程序 对该 结 构进 行 Ｐ ｓ。ｅ 分 析 ；３ 校核 Ｖ 得 （） Ａ ２０ ｕ ｈｖ ｒ （）
所示 Ｉ】 图中 ， Ｂ ３。 Ｉ ４ Ｏ Ｄ曲线 代 表强 震 下结 构 的实 际反 应 曲线 ； Ｅ线 Ｏ
为结 构 保持 完 全 弹性 时 的反 应 曲线 ； Ｂ Ｄ线 为理 想 弹 塑性 的结 ＯＣ 构反应 曲线 。 为结 构设 计 时 的基底 剪 力 ； Ｖ 为结 构 为完 全 弹性 时 的最 大基 底 剪 力 ； Ｖ 为结 构 的 实 际最 大基 底 剪 力 ； Ｖ 为结 构 出 现 第一个 塑性 铰时 的最 大基 底剪 力 （ 即结 构 达到设 计极 限状 态 时 图 １ 结构的总体反应
多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估的开题报告
多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估的开题报告一、选题背景近年来，建筑结构在遭受强烈地震或其它外力荷载作用下振动破坏而导致的连续倒塌事故频繁发生，给人们的生命财产安全带来了威胁。
为了进一步提高建筑结构的安全性能，需要对建筑结构的抗连续倒塌性能进行科学合理地评估。
本课题选取多层钢筋混凝土框架结构为研究对象，通过对结构受强震地震作用所产生的破坏模式及结果进行分析，总结多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的抗连续倒塌性能，以期为建筑结构的设计和抗震加固提供参考。
二、研究目的1. 研究地震作用下多层钢筋混凝土框架结构的破坏模式及机理。
2. 分析多层钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌能力及瓶颈。
3. 探究提高多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能的有效途径。
4. 提高抗震设计的科学性，提高建筑结构的抗震安全性。
三、研究内容和步骤1. 文献综述：对多层钢筋混凝土框架结构及其抗震设计相关理论与实践研究进行系统梳理和总结，详细分析该类结构在地震作用下的响应及破坏模式。
2. 理论分析：通过分析混凝土材料、钢筋材料、结构构造以及荷载等因素对多层钢筋混凝土框架结构地震响应的影响，确定其抗震设计计算方法。
3. 数值模拟：采用有限元分析软件建立多层钢筋混凝土框架结构的三维模型，并对其进行动力时程分析，计算其在地震荷载作用下的响应及破坏机制，得到其抗连续倒塌能力曲线。
4. 结果分析：通过对数值模拟结果的分析，确定多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力的瓶颈和改善方案，为提高建筑结构的抗震安全性提供依据。
四、研究意义本课题的研究结果对于提高多层钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能及抗震安全性具有重要的理论和实践意义。
同时，能够为相关设计规范的制定和推广提供科学依据，并为建筑结构的抗震设计和抗震加固提供参考和指导。
基于等能量原则的钢框架结构影响系数求解方法
基于等能量原则的钢框架结构影响系数求解方法作者：陈曦贾慧娟来源：《科协论坛·下半月》2013年第10期摘要：结构影响系数是结构抗震中保障结构体系塑性发展的关键因素，对结构强度和对塑性反应谱均有重要的研究价值。
基于等能量原则提出一种求解结构影响系数的求解方法，旨在从能量角度更直接的研究结构影响系数。
关键词：结构影响系数等能量原则地震作用钢框架中图分类号：TU39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）010-001-031 引言建筑结构的抗震性能从能量角度的揭示了地震对建筑破坏的本质原因。
最大加速度和持时体现了地震动的运动特性，也反应了地震能量的输出的大小。
随着抗震设计方法的日益成熟，从能量角度分析研究将对建筑抗震具有指导意义。
本文对基于能量方法的研究是对影响系数从结构耗能角度求解的新尝试，更直接的揭示结构影响系数的本质。
2 能量守恒结构体系在水平地震作用的破坏过程中，随着地震动持时首先地震能量会以弹性范围内的动能和应变能的形式进行能量的储存。
随后，进入塑性阶段，结构的阻尼和塑性变形会进一步耗散能量。
地震作用下，根据能量守恒原则建筑结构耗能等同于地震总输入能。
结构体系的耗能主要体现在塑性耗能，弹性阶段和动能只是能量转化的过程。
3 结构影响系数本文从能量的角度解释结构影响系数，即在同一地震作用下，结构强度处于假定完全弹性状态时与一般弹塑性破坏形式的比值。
我国抗震规范（GB50011-2008）中，取多遇地震烈度下的影响系数计算地震作用，结构影响系数作为隐含系数在其中未有显式给出，如下表示为：建筑结构在地震作用下的的基底剪力和位移总体反映如图1所示。
如图1所示， OA为假定建筑结构为弹性状态时的底部剪力V与位移的关系，OBCD为实际结构的V- 曲线，反应了真实结构的弹塑性状态。
如图1纵坐标所示Vd、Vs、Vy、Ve为结构的基底剪力，分别为设计基底剪力、进入塑性时的剪力、屈服剪力、弹性状态剪力；横坐标为与基底剪力对应的变形，其中： max为真实结构塑性最大变形。
钢筋混凝土框架结构倒塌破坏能量分析的研究
数表 示 的 纵 筋 配 筋 率； $ 为 体 积 配 筋 率。 -./0 等 #
［1， 2］ 做了 ’2) 个试验回归统一， 认为 " 值一般在 * 人 常取 * + )1 左右。 * + , . ) + ’ 之间，
建筑物总的破坏应该是组合部分破坏的函数， 总 体破坏指标为： !/ " 总能量。 将破坏程 !/ 值的大小将反映结构的不同破坏度，
［(］ 度分为五级 ： 轻微、 较轻、 中等、 严重、 倒塌。 相应的
%0!0 " 0
%0 "
)0
" )0
)0 为各构件的吸收
当 !/ # * + + 代表可修复破坏； !/ 1 * + + 代表不可修复 的破坏； 如表 ) 所示 。 !/ $ ) + * 代表倒塌，
［(］
% " # # 极限点的确定 极限点通过其横坐标是屈服点横坐标 / 倍来确 定。根据文献 ［ 8］ 估计， 用 & 模型法计算一个 $7 层结 构， 其费用仅为常规方法计算多自由度体系所用费用 的 !9 。文献 ［8］ 通过 ( 个 $7 层小比例模型的振动台 实验来验证这种方法的正确性。 % " # " ! 计算步骤 计算步骤首先由试验或计算所得将多自由度体系 恢复力模型理想化为折线， 从而得出恢复力计算模型； 其次通过等效单自由度体系进行时程分析， 得出最大 位移和滞回耗能， 最后采用式 （$） 及表 $ 破坏指标对原 多自由度体系的动力特性及破坏指数进行客观评价。
框架结构抗连续倒塌设计与研究现状
框架结构抗连续倒塌设计与研究现状摘要：结构在因意外事故发生局部破坏后可能会造成连锁反应而导致大面积坍塌，形成连续倒塌破坏，造成大量人员伤亡与经济损失。
连续倒塌主要可分为两种形式，分别为竖向连续倒塌和水平连续倒塌，目前大部分连续倒塌相关实验与研究针对竖向连续倒塌问题，而实际事故中连续倒塌还可能在水平向传播造成破坏的加剧。
关键词：钢筋混凝土框架结构；水平连续倒塌；数值模拟引言：所有类型的公共和私人建筑都有可能遭受极端事件的影响，如台风、地震、海啸、爆炸、车辆撞击、火灾、甚至恐怖主义袭击。
此类事件通常会对建筑结构造成局部破坏，从而导致大部分或整体结构逐步坍塌，这就是连续倒塌[1]。
连续倒塌可理解为由局部破坏引发后续一系列破坏的过程，建筑的连续倒塌往往伴随着严重的经济损失和生命危险。
连续倒塌的原理[2]如图1-1所示，由于意外情况导致结构的某处局部构件破坏并失效，剩余结构中的部分结构会充当替代传力路径，在内力重分布的过程中结构会发生较大变形，而之后的连续倒塌可分为以下两种形式：1)竖向连续倒塌：当破坏构件周围的竖向构件抗侧刚度和承载力较高，且水平向构件的承载力和变形能力不足时，倒塌仅在竖向传播。
2)水平连续倒塌：当破坏构件周围的竖向构件抗侧刚度和承载力不足时，倒塌不仅会在竖向传播，还会沿水平方向传播。
图1-1 框架结构的连续倒塌从图1-1中可以看出，水平连续倒塌比竖向连续倒塌造成的整体结构破坏范围明显更大，严重威胁建筑的安全。
在倒塌过程中，水平连续倒塌通常伴随着竖向连续倒塌，但目前连续倒塌的科研和工程实践大部分都只是关于竖向连续倒塌，关于水平连续倒塌方面的相关研究较少，然而由于实际条件有限，无法进行整体结构水平连续倒塌的试验研究。
因此可以首先使用Marc有限元软件模拟分析前辈完成的连续倒塌试件，对比模拟结果与试验测得的实际结果，确保有限元模拟结果的准确性后再开展关于某六跨七层整体钢筋混凝土框架结构的数值模拟分析，该整体结构平面图为中心对称正方形，故初始破坏柱只需取正方形内八分之一对称区域内的十根柱，取一层、四层、七层三个楼层内的所有工况进行模拟，提取典型工况进行详细分析，并整理分析每个楼层所有工况下的倒塌情况。
火灾下钢框架结构抗倒塌能力影响参数分析
火灾下钢框架结构抗倒塌能力影响参数分析本文运用ANSYS有限元分析软件对两层单跨钢框架结构进行火灾模拟分析，分别考虑着火位置、初始荷载水平、梁柱线刚度比等因素对火灾下钢框架结构整体性能以及抗连续性倒塌能力的影响。
结果表明，钢结构受火层从上层移至下层，梁跨中相对位移增大，耐火时间缩短，结构内力变化更为显著，整体性能和抗倒塌能力变差；增加初始荷载值，梁跨中相对位移增加，耐火时长缩短，结构内力明显增大，结构的抗火能力和抗倒塌能力变弱；减小梁柱线刚度比，耐火时长大大增加，梁内力变化幅度变小，可提高钢结构的整体性能和抗倒塌能力。
关键词：ANSYS；有限元；钢框架；火灾；抗倒塌能力1 引言随着科学技术的进步和经济社会的快速发展，钢结构在建筑工程中得到了广泛应用。
钢结构相对于其它材料结构有很多优势，但是，钢结构的耐火性能极差，其材料特性随着温度的升高而迅速降低。
发生火灾时，结构内部能够在短时间内迅速升温至几百度甚至上千度。
随着火灾温度升高和损伤的累积，钢结构的材料性能逐渐劣化，结构内部逐渐产生大变形和内力重分布，大大削弱了结构的整体性能，使钢结构发生严重的破坏，甚至过早的整体倒塌，造成严重的经济损失和人员伤亡。
因此，研究框架结构的整体抗火性能和抗连续倒塌能力十分必要。
目前，国内外已经做了大量的结构高温试验，抗火理论也较为完善，但较多的是对单个的梁、柱构件进行研究分析，对整体框架的研究较少；火灾试验费用较高，试验过程难以控制，不能全面考虑某单一变量对框架结构的影响，而进行数值模拟分析对计算机性能要求高，往往需要很长的计算时间。
本文以一单跨双层平面钢框架结构为例，利用ANSYS软件的热力耦合功能分析了着火位置、初始荷载水平、梁柱线刚度比等因素对火灾下钢框架结构的整体性能及抗连续性倒塌能力的影响。
分析结果可以指导设计人员设计出合理的耐火保护措施，达到安全、经济、可靠的抗火设计目的。
2 有限元模型的建立图1 两层单跨钢框架结构模型本文所选取的1跨2层平面钢框架结构模型如图1所示，跨长６ｍ，层高3ｍ，梁柱尺寸分别为H400×150×8×10和H300×300×10×16。
钢框架子结构抗连续性倒塌性能数值模拟分析
ｅｎｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｂꎬｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｄｏｍａｉｎ ｍｏｖｅｄ ｏｕｔｗａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌａｎｇｅ
ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ.Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙꎬｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｄｏｍａｉｎａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅａｒ￣
节点域的塑性铰外移ꎬ降低翼缘局部屈曲程度ꎬ同时节点域刚度增大ꎬ抗倒塌能力增强ꎬ承载能力提高了 ８.３％ꎻ钢
梁下翼缘断裂范围减小ꎬ利于悬链线作用的发挥ꎮ
关键词:连续性倒塌ꎻ塑性铰ꎻ有限元分析ꎻ悬链线机制ꎻ荷载－位移曲线
中图分类号:ＴＵ３９１ 文献标志码:Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ
非线性分析ꎬ对比了不同的节点刚度对结构的抗连
土Байду номын сангаас －外环板式组合梁节点抗连续性倒塌过程进行
收稿日期:２０１９－０７－０６ꎮ
基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１７６８０４４) ꎻ江西省自然科学基金资助项目(２０１８１ＢＡＢ２０６０４２) ꎮ
作者简介: 熊 进 刚 ( １９７０—) ꎬ 男ꎬ 教 授ꎬ 博 士ꎬ ｘｉｏｎｇｊｉｎｇａｎｇ ＠ ｎｃｕ. ｅｄｕ. ｃｎꎻ 通 信 作 者: 胡 淑 军 ( １９８５—) ꎬ 男ꎬ 讲 师ꎬ 博 士ꎬ
第 ４１ 卷第 ４ 期
２０１９ 年 １２ 月
南昌大学学报( 工科版)
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ( Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)
基于倒塌分析的连续梁桥地震损伤评估方法
和桥下岩体滑移而倒塌的Matsurube大桥进行了
倒塌模拟。还有部分学者对连续刚构桥［12］ !拱
* 桥 和斜拉桥 )1314］
)1516
等其他形式的桥梁结构进行
倒塌模拟，这其中关于桥梁结构的倒塌准则和倒塌
机理方面的研究尚不多见。
笔者为研究连续梁桥结构层次的损伤评价指
标，首先，在振动台试验研究的基础上对连续梁桥进
由于桥梁结构的易损性分析可由构件易损性曲 线通过概率关系获得，因此结构的易损性问题就成 为组成结构的各种构件的易损性问题，针对各构件 进行损伤评定。例如，陈立波等旧以支座剪切应变、 桥墩位移延性比、桥台相对位移为损伤指标进行构 件易损性曲线计算，将简支梁桥损伤最严重的构件
损伤等级定义为桥梁损伤等级进行结构易损性曲线
关键词 钢筋混凝土；连续梁桥；地震损伤识别；倒塌破坏；评估 中图分类号 TU375. 1； U441+. 3； TH123
引言
钢筋混凝土梁桥是我国中小桥的主要桥型，该 类桥型在多次地震中都发生过地震损伤，严重时甚 至桥梁倒塌。例如：汶川地震中S303线渔子溪2号 桥主梁断裂后外倾，之后桥墩倒塌而全桥垮塌；百花
1%结构的倒塌准则
用构件的破坏准则作为倒塌准则虽然比较安
全，但无法描述从损伤至倒塌全过程的内在机理，倒
塌的时间、损伤的先后次序等都无法展现。为了倒
塌仿真分析能顺利开展，必须先确定倒塌准则。目
前，构件层次的倒塌准则存在不足，因此笔者首先需
建立一个更有效的倒塌准则。下面从能量平衡角度
研究基于结构层次的桥梁倒塌准则。
行倒塌分析并通过提出的倒塌准则进行倒塌与否的
国家自然科学基金资助项目(51678141)；西南交大陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室开放基金资助项目 (SWJTU-GGS-2014001)；江苏省高校自然科学研究面上基金资助项目(15KJD580001) 收稿日期#018-08-18；修回日期：2018-10-30
框支框架结构抗连续倒塌性能分析
２０２３年９月第３９卷第５期㊀沈阳建筑大学学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)㊀Ｓｅｐ.㊀２０２３Ｖｏｌ.３９ꎬＮｏ.５㊀㊀收稿日期:２０２３－０３－２０基金项目:国家自然科学基金项目(５１８９０９０１)作者简介:黄远(１９８２ )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ主要从事钢￣混凝土组合结构㊁装配式组合结构等方面研究ꎮ文章编号:２０９５－１９２２(２０２３)０５－０８００－１０ｄｏｉ:１０.１１７１７/ｊ.ｉｓｓｎ:２０９５－１９２２.２０２３.０５.０４框支框架结构抗连续倒塌性能分析黄㊀远１ꎬ陈㊀庆２(１ 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室ꎬ湖南长沙４１００８２ꎻ２ 湖南大学土木工程学院ꎬ湖南长沙４１００８２)摘㊀要目的研究框支框架结构的抗连续倒塌性能ꎬ为该类结构抗连续倒塌设计和研究提供参考ꎮ方法通过二次开发在ＡＢＡＱＵＳ中引入微平面模型ꎬ在对剪切试验以及框架抗连续倒塌试验合理验证的基础上ꎬ对框支框架结构进行受力分析ꎬ探究梁跨高比㊁结构侧向约束㊁梁上集中荷载位置和大小对结构倒塌性能的影响ꎮ结果转换梁的跨高比从５增至７ꎬ结构压拱承载力下降了３２ ７％ꎬ剪切破坏时的位移增加了１２７％ꎻ结构无侧向约束时ꎬ易形成强梁弱柱结构ꎬ导致柱发生破坏ꎻ当梁上集中荷载从０ ４Ｆ１增至１ ３Ｆ１㊁与失效柱的距离从ｌｎ/３增至２ｌｎ/３ꎬ剪切破坏位移分别减小了７４％和７０％ꎮ结论在倒塌过程中ꎬ转换梁的抗剪承载力不断下降从而发生剪切破坏ꎬ迫使结构从压拱机制突变为悬链线机制ꎬ但悬链线承载力不足以抵抗竖向荷载ꎬ负弯矩区纵筋发生断裂致使结构失效ꎮ关键词框支框架结构ꎻ抗连续倒塌ꎻ剪切破坏ꎻ微平面模型ꎻ数值分析中图分类号ＴＵ３７５ ４㊀㊀㊀文献标志码Ａ㊀㊀㊀ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅＣｏｌｌａｐｓｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＦｒａｍｅ￣ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＦｒａｍｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＨＵＡＮＧＹｕａｎ１ꎬＣＨＥＮＱｉｎｇ２(１ ＨｕᶄｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｎＤａｍａｇｅＤｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬＨｕᶄｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈａｎｇｓｈａꎬＣｈｉｎａꎬ４１００８２ꎻ２ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｕᶄｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈａｎｇｓｈａꎬＣｈｉｎａꎬ４１００８２)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅ￣ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｔｈｅｍｉｃｒｏｐｌａｎｅｍｏｄｅｌｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏＡＢＡＱＵＳｂｙｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｗｅｒｅｐｒｏｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｓｈｅａｒａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ.Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓꎬｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅ￣ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｂｅａｍｓｐａｎｔｏｈｅｉｇｈｔｒａｔｉｏｓꎬｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌａｔｅｒａｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓꎬｌｏｃａｔｉｏｎｓａｎｄｍａｇｎｉｔｕｄｅｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｌｏａｄｏｎｂｅａｍｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｌｌａｐｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ.Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｂｅａｍ第５期黄㊀远等:框支框架结构抗连续倒塌性能分析８０１㊀ｄｅｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙａｆｔｅｒｔｈｅｐｅａｋｃａｐａｃｉｔｙｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅａｒｃｈａｃｔｉｏｎꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅꎬｗｈｉｃｈｍａｄｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｄｄｅｎｌｙｃｈａｎｇｅｆｒｏｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅａｒｃｈｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｏｃａｔｅｎａｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍ.Ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｆｏｒｃｅｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｂａｒｓａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｂｅａｍｉｎｔｈｅｃａｔｅｎａｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｃｏｕｌｄｎｏｔｒｅｓｉｓｔｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｌｏａｄꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｂａｒｓｉｎｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｍｏｍｅｎｔｚｏｎｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｂｅａｍａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆａｉｌｕｒｅ.Ｔｈｅｓｐａｎ￣ｔｏ￣ｈｅｉｇｈｔｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｂｅａｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ５ｔｏ７ꎬｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅａｒｃｈｃａｐａｃｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ３２ ７％ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１２７％ꎻｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｄｎｏｌａｔｅｒａｌｒｅｓｔｒａｉｎｔꎬｉｔｗａｓｅａｓｙｔｏｆｏｒｍａｓｔｒｏｎｇｂｅａｍａｎｄｗｅａｋｃｏｌｕｍｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｃｏｌｕｍｎｆａｉｌｕｒｅꎻｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｌｏａｄｏｎｔｈｅｂｅａｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ０ ４Ｆ１ｔｏ１ ３Ｆ１ꎬｏｒｉｔｓｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｆａｉｌｅｄｃｏｌｕｍｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｌｎ/３ｔｏ２ｌｎ/３ꎬｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ７４％ａｎｄ７０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｆｒａｍｅ￣ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｆｒａｍｅꎻｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅꎻｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅꎻｍｉｃｒｏｐｌａｎｅｍｏｄｅｌꎻｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀目前ꎬ国内外学者通过大量试验及数值模型研究了钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能ꎮＸ Ｊ Ｙａｎｇ等[１]发现梁截面中部配置无黏结钢筋ꎬ结构更容易触发悬链线机制ꎮＡ Ｔ Ｐｈａｍ等[２]通过试验指出了不同加载方式导致结构发生不同的破坏形式ꎮ张望喜等[３]通过试验对比了现浇与装配式空间框架结构的抗连续倒塌性能ꎮＨ Ｑｉａｎｇ等[４]改变钢筋的构造ꎬ提高了结构的悬链线承载力ꎮＷ Ｑｉｎ等[５]在梁中布置ＦＲＰ筋ꎬ发现ＦＲＰ筋的后屈服强度可提高梁柱子结构的压拱承载力ꎮ袁波等[６]利用ＳＡＰ２０００软件分析了次梁对结构倒塌性能的影响ꎮ框支框架结构由于易形成底部大空间被广泛应用于商住楼和酒店ꎬ底层框架与上层框架通过转换梁衔接ꎬ转换梁直接承受上层柱传来的荷载ꎬ因而常采用大截面深梁ꎮ由于深梁易发生剪切破坏ꎬ导致其在倒塌下的受力机制可能会更为复杂ꎮＭ Ａ Ｋａｚｅｍｉ[７]虽然对美国联邦大楼转换柱Ｇ２０进行了失效模拟ꎬ但仅分析了结构整体受力特性ꎬ并未详细指出转换结构的受力机制ꎮＭ Ｓａｓａｎｉ[８]对一栋１１层的框支框架结构进行爆破试验ꎬ发现拆除底层转换柱时ꎬ失效柱的轴力可以通过上层结构传递到相邻柱中ꎮ师立德等[９]对框支剪力墙结构进行动力分析发现ꎬ角柱失效最容易引起结构倒塌ꎮ现有研究对框支框架结构的抗倒塌受力机制还不明确ꎬ且已有数值模拟[７－９]均采用杆系单元建模ꎬ未将转换梁的剪切受力特性考虑到结构倒塌分析中ꎮ基于此ꎬ笔者通过二次开发引入微平面模型ꎬ在对剪切试验及倒塌试验合理验证的基础上ꎬ对框支框架梁柱子结构进行拟静力加载ꎬ分析其抗倒塌受力机制ꎮ研究结果表明ꎬ转换梁在压拱阶段发生剪切破坏ꎬ此时悬链线承载力不足以抵抗梁上荷载ꎬ致使负弯矩区纵筋断裂ꎮ１㊀模型建立与验证１ １㊀单元选择及分析方法混凝土单元选择八节点减缩积分单元(Ｃ３Ｄ８Ｒ)ꎬ钢筋选择三维两节点桁架单元(Ｔ３Ｄ２)ꎬ钢筋内置于混凝土中ꎬ不考虑两者之间的粘结滑移ꎮ通过模拟发现ꎬ混凝土的网格尺寸为试件高度的５％~１０％时与试验结果拟合较好ꎮ微平面模型需采用ＡＢＡＱＵＳ显式分析模块模拟ꎬ为了消除动力的影响ꎬ使用质量缩放时ꎬ整个加载过程的动能小于内能的１０％[１０]ꎮ１ ２㊀材料本构关系由于混凝土塑性损伤模型不能很好地考虑因混凝土受拉开裂导致抗压强度降低的受力特性ꎬ使模拟结果误差较大[１０]ꎮ微平面模型可以模拟混凝土各方向的受力状态ꎬ当网８０２㊀沈阳建筑大学学报(自然科学版)第３９卷格的主拉应变大于混凝土抗拉峰值应变后ꎬ网格会沿主拉应变方向伸长ꎬ沿主压应变方向缩短ꎬ以此模拟网格的剪切受力[１１]ꎬ因此笔者选用微平面模型Ｍ７作为混凝土本构ꎮ如图１所示ꎬ在微平面中ꎬ宏观应变εｉｊ可分解为正应变εＮ㊁剪应变εＭ㊁εＬꎬ计算如下[１２]:εＮ＝ＮｉｊεｉｊꎬεＭ＝ＭｉｊεｉｊꎬεＬ＝Ｌｉｊεｉｊ.(１)式中:Ｎｉｊ＝ｎｉｎｊꎻＭｉｊ＝(ｍｉｎｊ＋ｍｊｎｉ)/２ꎻＬｉｊ＝(ｌｉｎｊ＋ｌｊｎｉ)/２ꎻｎ为微平面的法向向量ꎻｍ和ｌ为剪应变εＭ和εＮ的方向向量ꎬ取值见文献[１３]ꎮ剪应变εＭ㊁εＬ和εＴ可通过式(２)建立关系[１２]:εＴ＝ε２Ｌ＋ε２Ｍ.(２)图Ｆｉｇ １㊀Ｍｉｃｒｏｐｌａｎｅｓｔｒａｉｎ㊀㊀Ｍ７模型中共有四个应力￣应变边界ꎬ边界条件中的正应变εＮ㊁体应变εＶ和偏应变εＤ关系如下[１２]:εＮ＝εＶ＋εＤ.(３)根据虚功原理ꎬ将微平面上的应力与宏观应力建立联系ꎬ其物理意义可理解为:单位球体上ꎬ微平面上应力做的功等于宏观应力做的功ꎬ计算如下[１２]:㊀㊀２π３σｉｊδεｉｊ＝ʏΩ(σＮδεＮ＋σＬδεＬ＋σＭδεＭ)ｄΩ.(４)式中:σｉｊ为宏观应力ꎻσＮ㊁σＬ㊁σＭ分别为微平面上的正应力及两个切应力ꎮ为方便数值积分ꎬ微应变增量用宏观应变增量来表示ꎬ将式(１)带入式(４)得[１２]:σｉｊ＝３２πʏΩＳｉｊｄΩʈ６ðＮｍμ＝１ＷμＳ(μ)ｉｊ.(５)式中:Ｎｍ取３７ꎻＷμ为权重系数ꎬ取值见文献[１３]ꎻＳｉｊ可通过式(６)计算[１２]:Ｓｉｊ＝σＮＮｉｊ＋σＬＬｉｊ＋σＭＭｉｊ.(６)钢筋的本构关系如图２所示ꎮ强度准则采用Ｍｉｓｅｓ屈服准则ꎬεｙ和εｕ为屈服应变和极限应变ꎬσｙ和σｕ为屈服应力和极限应力ꎮ图２㊀钢筋本构Ｆｉｇ ２㊀Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ１ ３㊀模型验证１ ３ １㊀剪切试件模拟由于框架梁在中柱失效后ꎬ存在压拱和悬链线两个阶段ꎬ梁中对应存在轴向压力和拉力ꎬ因此本节对纯剪切以及轴力和剪力共同作用的试件进行建模和验证ꎮ无轴力作用的纯剪切试件选择ＢＭ１ ５/１/３试件[１４]ꎬ该试件为连续深梁ꎬ截面高度和宽度分别为６００ｍｍ和１５０ｍｍꎬ剪跨比为１ ５ꎮ轴向压力作用下的剪切试件选择Ｎ２７Ｍ试件[１５]ꎬ该试件为一根短柱ꎬ截面长度和宽度皆为３００ｍｍꎬ柱高９００ｍｍꎬ承受轴向压力６４３ｋＮꎮ轴向拉力作用下的剪切试第５期黄㊀远等:框支框架结构抗连续倒塌性能分析８０３㊀件选择Ｔ３０试件[１６]ꎬ该试件为一片剪力墙ꎬ墙的长度㊁宽度和高度分别为１５００ｍｍ㊁１５０ｍｍ和１７００ｍｍꎬ承受轴向拉力７７６ｋＮꎮ各种受力工况的剪切破坏试件模拟结果如图３所示ꎮ从图中可以看出ꎬ模拟结果与试验结果合较好ꎬ表明微平面模型能够较好地模拟剪切破坏模式ꎮ图３㊀剪切试件的模拟结果Ｆｉｇ ３㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｈｅａｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓ１ ３ ２㊀抗连续倒塌试件模拟笔者选取Ｘ Ｆ Ｄｅｎｇ等[１７]的ＮＳＣ￣１１试件和ＨＳＣ￣１３试件建立有限元模型ꎬＮＳＣ￣１１试件的混凝土立方体抗压强度为３１ＭＰａꎬ梁截面高度和宽度分别为２５０ｍｍ和１５０ｍｍꎬ梁的跨度为２７５０ｍｍꎻＨＳＣ￣１３试件的立方体抗压强度为５９ＭＰａꎬ跨度为３２５０ｍｍꎬ试件其余参数与ＮＳＣ￣１１相同ꎮ有限元模拟结果如图４所示ꎮ从图中可以看出ꎬ压拱与悬链线承载力模拟结果与试验结果拟合较好ꎬ可见笔者建模方法能够有效模拟结构的抗倒塌受力机制ꎮ图４㊀连续倒塌试件的模拟结果Ｆｉｇ ４㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ２㊀结构设计与分析２ １㊀结构设计框支框架结构多建于低抗震设防烈度区ꎬ其转换层用于大型商场ꎬ其余楼层可用于住宅或办公等需求ꎮ笔者使用ＰＫＰＭ设计一栋７层框支框架结构ꎬ转换层位于一层ꎬ其层高为６ｍꎬ其余楼层层高为３ｍꎬ结构抗震设防烈度为６度ꎬ恒荷载为５ ０ｋＰａꎬ活荷载为２ ０ｋＰａꎬ柱网跨度为１５ｍꎬ纵筋和箍筋选用ＨＲＢ４００级钢筋ꎬ转换梁选用Ｃ４０混凝８０４㊀沈阳建筑大学学报(自然科学版)第３９卷土ꎬ转换柱选用Ｃ６０混凝土ꎬ结构配筋满足文献[１８]的要求ꎮ选取图５中虚线方框中的子结构为研究对象ꎬ结构配筋如图６所示ꎮ图５㊀结构布置图Ｆｉｇ ５㊀Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌａｙｏｕｔｄｉａｇｒａｍ图６㊀结构尺寸及配筋图Ｆｉｇ ６㊀Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ２ ２㊀结构建模因中柱两侧的梁柱子结构完全相同ꎬ为了提高计算效率ꎬ根据对称性原则ꎬ建立半结构进行分析ꎬ转换柱底部设置固定端约束ꎬ中柱设置对称约束(见图７)ꎮ子结构的加载共分为４步ꎬＳｔｅｐ１:约束中柱竖向自由度ꎬ对结构施加重力ꎻＳｔｅｐ２:施加转换梁的梁上集中荷载(Ｆ１和Ｆ３)及柱上的荷载(Ｆ２和Ｆ４)ꎬ根据设计结果ꎬＦ１㊁Ｆ２㊁Ｆ３和Ｆ４的数值分别为８０６０ｋＮ㊁１８７０８ｋＮ㊁７７８４ｋＮ和１１８００ｋＮꎻＳｔｅｐ３:释放中柱竖向自由度ꎬ同时对中柱施加一个向上的力ＲＦꎬ其值等于中柱正常时承受的力ꎬ并缓慢减小至０ꎬ以此模拟中柱失效ꎻＳｔｅｐ４:在中柱上方设置一个钢板ꎬ钢板与中柱设置面面接触ꎬ然后对钢板进行位移加载ꎮ为方便后文说明ꎬ转换梁靠近中柱端的顶部和底部定义为ＢＮＭＣＣ和ＢＮＭＣＴꎬ转换梁靠近边柱端的顶部和底部定义为ＢＮＳＣＴ和ＢＮＳＣＣꎮ图７㊀有限元模型Ｆｉｇ ７㊀Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ２ ３㊀结构失效过程荷载￣位移曲线如图８所示ꎬ图中Ｆｂ为施加重力和施加梁上集中荷载后的中柱反力ꎬ其值等于４６１０ｋＮꎬ此时中柱产生了８４ｍｍ的初始竖向位移ꎮ对中柱施加竖向位移后ꎬ梁中轴压力不断增大ꎬ结构进入压拱阶段(见图９)ꎮ当中柱位移达到３５１ｍｍ时ꎬ结构达到压拱峰值承载力ꎬＦｅ为结构压拱峰值承载力与Ｆｂ的差值ꎬ其值等于２５００ｋＮꎮ此时转换梁两端的纵筋已达到屈服应变ꎬ如图８㊀荷载￣位移曲线Ｆｉｇ ８㊀Ｌｏａｄ￣ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅ第５期黄㊀远等:框支框架结构抗连续倒塌性能分析８０５㊀图９㊀结构的水平反力Ｆｉｇ ９㊀Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｒｅａｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ图１０(ａ)所示ꎮ随着中柱位移进一步增加ꎬ转换梁两端受压区混凝土逐渐破坏ꎬ荷载位移曲线不断下降ꎮ此时由于ＢＮＳＣＴ端混凝土裂缝不断开展ꎬ截面抗剪承载力持续下降ꎬ但转换梁仍然承受较高水平的剪力ꎬ转换梁近边柱端底部㊁中部及顶部箍筋先后屈服ꎮ当中柱位移达到６９０ｍｍ时ꎬ梁端截面抗剪图１０㊀钢筋应变Ｆｉｇ １０㊀Ｓｔｒａｉｎｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓ承载力进一步降低而不足以抵抗结构竖向荷载ꎬ转换梁靠近边柱端底部㊁中部及顶部箍筋断裂(见图１０(ｂ))ꎬ梁发生剪切破坏ꎬ荷载￣位移曲线发生突降ꎬ梁中轴压力也突变为轴拉力ꎬ结构压拱机制提前中断并进入悬链线机制ꎮ此时ＢＮＳＣＣ端纵筋由受压转为受拉(见图１０(ａ))ꎬＢＮＳＣＣ和ＢＮＳＣＴ端纵筋应变突增直至断裂ꎬ结构完全丧失承载力ꎮ值得注意的是ꎬ由于转换梁的剪切破坏导致梁中纵筋应力突变ꎬ使得结构最终破坏位移与转换梁发生剪切破坏时的位移十分接近ꎮ上述过程对应的混凝土主拉应变图及钢筋应力图如图１１㊁图１２所示ꎮ图１１㊀混凝土的主拉应变图Ｆｉｇ １１㊀Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒａｉｎｓｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ㊀㊀根据文献[１９]ꎬ结构倒塌失效的判断准则为梁的转角达到０ ２ｒａｄꎬ而转换梁转角为０ ０５ｒａｄ时ꎬ便发生剪切破坏ꎮＤ Ｃ Ｆｅｎｇ等[２０]通过逐步增加竖向荷载直至结构失效可求得荷载放大系数αｍａｘ(见图１３)ꎮ笔者保守地将所有竖向荷载作用于底层结构ꎬ根据分析结果ꎬ框支框架结构的竖向荷载放大８０６㊀沈阳建筑大学学报(自然科学版)第３９卷系数αｍａｘ为１ ３ꎬ当结构动力荷载放大系数ＤＩＦ大于αｍａｘ时ꎬ结构可能丧失承载力ꎮ图１２㊀钢筋应力图Ｆｉｇ １２㊀Ｓｔｒｅｓｓｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓ图１３㊀加载模式Ｆｉｇ １３㊀Ｌｏａｄｉｎｇｐａｔｔｅｒｎ２ ４㊀机理解释根据上述分析ꎬ转换梁发生剪切破坏ꎬ使悬链线机制不能充分开展ꎬ因此需要对转换梁在倒塌过程中抗剪承载力Ｖｎ的变化规律进一步分析ꎬ考虑混凝土开裂及压碎对抗剪承载力的影响ꎬ笔者采用Ｍ Ｊ Ｎ Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ等[２１]提出的剪切承载力衰退模型:㊀㊀Ｖｎ＝０.８ｋｆｃｂｈ＋Ａｖｆｙ(ｈ－ｃ)ｓｃｏｔ３０＋Ｎｔａｎα.(７)式中:ｂ和ｈ分别为梁截面宽度和高度ꎻｃ为混凝土受压区高度ꎻＡｖ为箍筋面积ꎻＮ为转换梁的轴力ꎬ作用于梁受压钢筋处[２２]ꎻα为轴力与梁中轴线的夹角ꎻｋ为混凝土抗剪承载力的折减系数ꎬ采用式(８)计算:ｋ＝０ ２９ꎬμɤ２ꎻ－０ ０９５μ＋０ ４８ꎬ２<μɤ４ꎻ－０ ０１２５μ＋０ １５ꎬ４<μɤ６ꎻ０ ０５ꎬ８<μ.ìîíïïïï(８)式(８)中的μ为位移延性系数ꎬ其值等于极限位移与屈服位移之比ꎬ笔者以ＢＮＳＣＴ端第一根纵筋屈服时ꎬ转换梁反弯点的位移为屈服位移代入计算ꎮ采用该衰退模型计算得到的抗剪承载力随中柱竖向位移变化曲线如图１４所示ꎮ从图中可以看出ꎬ在倒塌过程中ꎬ转换梁靠近边柱端的截面剪力超过了截面抗剪承载力ꎬ梁发生剪切破坏ꎬ这与有限元模拟结果一致ꎮ图１４㊀抗剪承载力退化曲线Ｆｉｇ １４㊀Ｃｕｒｖｅｆｏｒｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ㊀㊀转换梁发生剪切破坏后ꎬ结构迅速从压拱阶段转变为悬链线阶段ꎬ为了评估结构悬链线承载力能否抵抗梁上集中荷载与自重ꎬ建立受力分析模型如图１５所示ꎬ图中Ｆａ为悬链线承载力所能抵抗的梁上最大荷载ꎮ图１５㊀转换梁受力图Ｆｉｇ １５㊀Ｌｏａｄ￣ｃａｒｒｙｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｂｅａｍ㊀㊀由于梁靠近边柱端截面存在贯通斜裂缝ꎬ因此不考虑截面弯矩ꎬ仅分析纵筋提供的拉力ꎬ最后对转换梁中柱端取矩得:Ｆａ＝Ｍ＋Ａｆｕδｌｎ－ｌ.(９)第５期黄㊀远等:框支框架结构抗连续倒塌性能分析８０７㊀式中:Ａ为梁靠近边柱端的梁顶和梁底纵筋面积之和ꎻｆｕ纵筋极限强度ꎻδ为中柱位移ꎻＭ为靠近失效中柱的梁端弯矩ꎻｌｎ为梁的净跨ꎻｌ为梁上荷载Ｆａ至转换柱的距离ꎮ经计算ꎬ边柱端钢筋达到极限强度提供的悬链线承载力仅能抵抗７５３５ｋＮ的梁上集中荷载ꎬ而结构实际的梁上集中荷载与梁自重之和为８９０２ｋＮꎬ因此纵筋提供的悬链线承载力不足以抵抗梁上荷载ꎬ致使顶部纵筋断裂ꎮ对纯框架结构而言ꎬ在悬链线阶段会先后发生近中柱端梁底纵筋和边柱端梁顶纵筋的断裂ꎮ然而对于框支框架结构ꎬ根据设计结果ꎬＢＮＳＣＴ端与ＢＮＭＣＴ端纵筋配筋率几乎相等ꎬ且规范要求梁顶纵筋水平间距大于梁底纵筋ꎬ因此梁底最外层纵筋面积多于梁顶最外层纵筋面积ꎬ使得梁顶纵筋应变发展速度比梁底纵筋快(见图１０(ａ))ꎮ剪切破坏使结构在中柱位移很小时突变为悬链线机制ꎬ此时悬链线承载力不足以抵抗竖向荷载ꎬ使得ＢＮＳＣＴ端纵筋断ꎬ悬链机制不能充分开展ꎮ３㊀参数分析３ １㊀跨高比的影响为研究转换梁跨高比对结构抗倒塌性能的影响ꎬ分别取跨高比为５㊁６和７进行分析ꎮ不同跨高比下的荷载位移曲线如图１６所示ꎮ图１６㊀不同跨高比下的荷载￣位移曲线Ｆｉｇ １６㊀Ｌｏａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐａｎ￣ｔｏ￣ｈｅｉｇｈｔｒａｔｉｏｓ㊀㊀从图１６中可以得出ꎬ当跨高比从５增至７ꎬ压拱峰值承载力分别下降了１８ ５％和３２ ７％ꎬ剪切破坏对应的位移分别增加了７１％和１２７％ꎮ３ ２㊀梁上集中荷载大小的影响为研究梁上集中荷载大小对结构抗连续倒塌性能的影响ꎬ分别取梁上荷载为０ ４Ｆ１㊁０ ７Ｆ１㊁Ｆ１和１ ３Ｆ１进行分析ꎬ梁上集中荷载大小对荷载位移曲线的影响如图１７所示ꎮ从图中可以得出ꎬ当梁上荷载从０ ４Ｆ１增至１ ３Ｆ１时ꎬ结构剪切破坏对应的位移分别减小了２３ ５％㊁４３ ３％和７４ ７％ꎬ但对压拱峰值承载力影响不大ꎮ图１７㊀不同梁上集中荷载大小下的荷载￣位移曲线Ｆｉｇ １７㊀Ｌｏａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｌｏａｄｍａｇｎｉｔｕｄｅｓｏｎｂｅａｍｓ３ ３㊀侧向约束的影响现有研究表明ꎬ结构周边构件将影响结构的压拱峰值承载力ꎬ因此考虑到不同平面布置的框支框架结构ꎬ笔者分别取失效跨侧向有０跨㊁１跨和２跨结构进行分析(见图１８)ꎮ侧向约束对荷载位移曲线的影响如图１９所示ꎬ从图中可以得出ꎬ当侧向跨数由０跨增大为１跨时ꎬ结构压拱峰值承载力增大了２２％ꎬ分析原因是因为侧向约束为０跨时ꎬ转换柱外侧无可靠约束ꎬ而转换梁截面本身较大且配筋较多ꎬ造成 强梁弱柱 ꎬ最终结构承载力突降是由于柱的纵筋断裂(见图２０)ꎮ当侧向跨数继续增大到２跨时ꎬ结构压拱峰值承载力略有增大ꎮ８０８㊀沈阳建筑大学学报(自然科学版)第３９卷图１８㊀不同侧向约束的梁柱子结构Ｆｉｇ １８㊀Ｂｅａｍ￣ｃｏｌｕｍｎｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｔｅｒａｌｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ图１９㊀不同侧向约束下的荷载￣位移曲线Ｆｉｇ １９㊀Ｌｏａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｔｅｒａｌｒｅｓｔｒａｉｎｔｓ图２０㊀结构失效图Ｆｉｇ ２０㊀Ｆａｉｌｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ３ ４㊀梁上集中荷载位置的影响在实际工程中ꎬ框支框架结构布置灵活多样ꎬ转换梁上层柱作用位置不一定位于梁跨中ꎬ因此分别取梁上柱距离失效中柱为ｌｎ/３㊁ｌｎ/２和２ｌｎ/３ꎬ以探究上层柱位置(梁上集中荷载位置)对结构倒塌性能的影响ꎮ梁上集中荷载位置对荷载位移曲线的影响如图２１所示ꎬ从图中可以得出ꎬ当上层柱位置距离失效中柱由ｌｎ/３增至２ｌｎ/３时ꎬ剪切破坏对应的位移分别减小了２９％和７０％ꎮ压拱峰值承载力主要由截面尺寸及配筋决定ꎬ因而受上层柱位置影响较小ꎮ图２１㊀不同集中荷载作用位置下的荷载－位移曲线Ｆｉｇ ２１㊀Ｌｏａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｌｏａｄｐｏｓｉｔｉｏｎｓ４㊀结㊀论(１)通过对已有剪切试验及连续倒塌试验的模拟ꎬ验证了笔者建模方法的合理性ꎮ(２)框支框架子结构在倒塌过程中ꎬ同样会先经历压拱阶段ꎬ但在其达到压拱峰值承载力后ꎬ由于靠近边柱端梁的混凝土逐步退出工作ꎬ梁截面抗剪承载力不断下降ꎬ使得转换梁在结构压拱下降段发生剪切破坏ꎮ(３)转换梁发生剪切破坏时ꎬ结构从压拱机制突变为悬链线机制ꎬ此时中柱位移过小ꎬ纵筋提供的拉力不足以抵抗竖向荷载ꎬ近边柱端梁顶纵筋发生断裂使得结构丧失承载力ꎬ悬链线机制未充分发展ꎮ(４)转换梁的跨高比从５增至７ꎬ压拱峰值承载力下降了３２ ７％ꎬ剪切破坏对应的位移增加了１２７％ꎻ梁上集中荷载从０ ４Ｆ１增至１ ３Ｆ１ꎬ剪切破坏时的位移减小了７４ ７％ꎻ当失效结构无侧向约束时ꎬ将形成强梁弱柱情况ꎬ柱纵筋断裂导致结构失效ꎻ梁上集中荷载距离失效中柱从ｌｎ/３增至２ｌｎ/３ꎬ剪切破坏对应的位移减小了７０％ꎮ参考文献[１]㊀ＹＡＮＧＸＪꎬＬＩＮＦꎬＧＵＸＬ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＲＣｆｒａｍｅｓｕｓｉｎｇｌｏｃａｌｌｙｄｅｂｏｎｄｅｄｒｅｂａｒｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ４１:１－１５.第５期黄㊀远等:框支框架结构抗连续倒塌性能分析８０９㊀[２]㊀ＰＨＡＭＡＴꎬＴＡＮＫＨ.Ｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｓｕｄｄｅｎｃｏｌｕｍｎｒｅｍｏｖａｌｓｃｅｎａｒｉｏｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｌｏａｄｉｎｇ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１４５(１):１－１７. [３]㊀张望喜ꎬ王雄ꎬ刘精巾ꎬ等.现浇与装配整体式混凝土空间框架子结构的抗连续倒塌性能试验对比研究[Ｊ].建筑结构学报ꎬ２０２０ꎬ４１(７):８１－９０.㊀(ＺＨＡＮＧＷａｎｇｘｉꎬＷＡＮＧＸｉｏｎｇꎬＬＩＵＪｉｎｇｊｉｎꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃａｓｔ￣ｉｎ￣ｐｌａｃｅａｎｄｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｐｒｅｃａｓｔｃｏｎｃｒｅｔｅｓｐａｔｉａｌｆｒａｍｅｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２０ꎬ４１(７):８１－９０.)[４]㊀ＱＩＡＮＧＨꎬＹＡＮＧＪꎬＦＥＮＧＰꎬｅｔａｌ.ＫｉｎｋｅｄｒｅｂａｒｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｂｅｈａｖｉｏｕｒｓｏｆＲＣｆｒａｍｅｓｕｎｄｅｒｍｉｄｄｌｅｃｏｌｕｍｎｒｅｍｏｖａｌｓｃｅｎａｒｉｏｓ[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２０ꎬ２１１:１－２１.[５]㊀ＱＩＮＷꎬＬＩＵＸꎬＸＩＺꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍ￣ｃｏｌｕｍｎｓｕｂ￣ａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｓｔｅｅｌ￣ＦＲＰｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂａｒ[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２１ꎬ２３３:１－２２.[６]㊀袁波ꎬ曾明会ꎬ李霞昭.钢筋混凝土框架结构中次梁的抗连续倒塌性能分析[Ｊ].沈阳建筑大学学报(自然科学版)ꎬ２０１４ꎬ３０(１):４１－４８.㊀(ＹＵＡＮＢｏꎬＺＥＮＧＭｉｎｇｈｕｉꎬＬＩＸｉａｚｈａｏ.Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｔｉ￣ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｂｅａｍｓｉｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇｊｉａｎｚｈｕｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅ)ꎬ２０１４ꎬ３０(１):４１－４８.)[７]㊀ＫＡＺＥＭＩＭＡꎬＳＡＳＡＮＩＭ.ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍｕｒｒａｈｆｅｄｅｒａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｕｄｄｅｎｌｏｓｓｏｆｃｏｌｕｍｎＧ２０[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１５ꎬ８９:１６２－１７１. [８]㊀ＳＡＳＡＮＩＭꎬＫＡＺＥＭＩＡꎬＳＡＧＩＲＯＧＬＵＳꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｎａｃｔｕａｌ１１￣ｓｔｏｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｅｖｅｒｅｉｎｉｔｉａｌｄａｍａｇｅ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１１ꎬ１３７(９):８９３－９０２. [９]㊀师立德ꎬ侯建帅ꎬ张斌ꎬ等.带梁式转换层框支剪力墙结构抗连续倒塌分析[Ｊ].科学技术与工程ꎬ２０２１ꎬ２１(１４):５８９８－５９０６.㊀(ＳＨＩＬｉｄｅꎬＨＯＵＪｉａｎｓｈｕａｉꎬＺＨＡＮＧＢｉｎꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｒａｍｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｓｈｅａｒｗａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｂｅａｍｔｒａｎｓｆｅｒｓｔｏｒｙ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ２１(１４):５８９８－５９０６.) [１０]ＩＳＭＩＡＬＫＳꎬＧＵＡＤＡＧＮＩＮＩＭꎬＰＩＬＡＫＯＵＴＡＳＫ.ＮｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＲＣｄｅｅｐｂｅａｍｓｕｓｉｎｇｔｈｅｍｉｃｒｏｐｌａｎｅｍｏｄｅｌ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ１４２(１０):１３.[１１]ＢＡŽＡＮＴＺＰꎬＧＡＭＢＡＲＯＶＡＰＧ.Ｃｒａｃｋｓｈｅａｒｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ:ｃｒａｃｋｂａｎｄｍｉｃｒｏｐｌａｎｅｍｏｄｅｌ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ１９８４ꎬ１１０(９):２０１５－２０３５.[１２]ＣＡＮＥＲＦＣꎬＢＡŽＡＮＴＺＰ.ＭｉｃｒｏｐｌａｎｅｍｏｄｅｌＭ７ｆｏｒｐｌａｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ.Ｉ:ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１３ꎬ１３９(１２):１７１４－１７２３.[１３]ＢＡŽＡＮＴＰꎬＯＨＢＨ.Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａｓｐｈｅｒｅ[Ｊ].ＺＡＭＭ￣ｊｏｕｒｎａｌｏｆａｐｐｌｉｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ/ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔｆüｒａｎｇｅｗａｎｄｔｅｍａｔｈｅｍａｔｉｋｕｎｄｍｅｃｈａｎｉｋꎬ１９８６ꎬ６６(１):３７－４９. [１４]ＡＳＩＮＭ.Ｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｅｐｂｅａｍｓ[Ｄ].Ｄｅｌｆｔ:ＤｅｌｆｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０００.[１５]ＮＡＫＡＭＵＲＡＴꎬＹＯＳＨＩＭＵＲＡＭ.Ｇｒａｖｉｔｙｌｏａｄｃｏｌｌａｐｓｅｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｂｒｉｔｔｌｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｉａｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００２ꎬ１(１):２１－２７.[１６]ＮＩＥＸꎬＷＡＮＧＪＪꎬＴＡＯＭＸꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｓｈｅａｒ￣ｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ￣ｃｏｎｃｒｅｔｅｓｈｅａｒｗａｌｌｓｕｎｄｅｒｔｅｎｓｉｏｎ￣ｂｅｎｄｉｎｇｓｈｅａｒ￣ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｉｃｌｏａｄ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ１４６(５):１－１７.[１７]ＤＥＮＧＸＦꎬＬＩＡＮＧＳＬꎬＦＵＦꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ１４６(６):１－１７.[１８]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范:ＧＢ５００１０ ２０１０[Ｓ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１０.㊀(ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＨｏｕｓｉｎｇａｎｄＵｒｂａｎ￣ＲｕｒａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＰＲＣ.Ｃｏｄｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ:ＧＢ５００１０ ２０１０[Ｓ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＣｈｉｎａＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ＢｕｉｌｄｉｎｇＰｒｅｓｓꎬ２０１０.) [１９]ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＤｅｆｅｎｓｅ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｏｒｅｓｉｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅ[Ｓ].ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＤＣ:ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＤｅｆｅｎｓｅꎬ２００９.[２０]ＦＥＮＧＤＣꎬＸＩＥＳＣꎬＸＵＪꎬｅｔａｌ.Ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｖｉａｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｅｖｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２０ꎬ２０２:１－１３. [２１]ＰＲＩＥＳＴＬＥＹＭＪＮ.Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ￣ｂａｓｅｄｓｅｉｓｍｉｃａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ１９９７ꎬ１(１):１５７－１９２.[２２]ＴＡＯＹＸꎬＨＵＡＮＧＹ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｏｓｔ￣ｔｅｎｓｉｏｎｅｄｐｒｅｃａｓｔｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍ￣ｃｏｌｕｍｎａｓｓｅｍｂｌｉｅｓｕｎｄｅｒａｃｏｌｕｍｎ￣ｌｏｓｓｓｃｅｎａｒｉｏ[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２２ꎬ２５１:１－２２.(责任编辑:杨永生㊀英文审校:刘永军)。
构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析
第 54 卷第 5 期2023 年 5 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.5May 2023构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析钟炜辉1, 2，郑玉辉1，谭政1，孟宝1(1. 西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安，710055；2. 西安建筑科技大学 结构工程与抗震教育部重点实验室，陕西 西安，710055)摘要：讨论构件抗力与结构抗力的关联性，分别给出不同结构参数下(层数与跨数)层间抗弯能力、层间水平约束以及大变形阶段层间极限轴力的计算模型。
借助构件性能指标并结合各层构件的实际受力状态(包括拉弯、受弯和压弯)，得到多层框架起始屈服抗力、最终屈服抗力与极限抗力的计算式。
通过可靠的数值模型对多层钢框架模型抗力评估过程的3个步骤进行验证与分析。
研究结果表明，多层框架层间内力主要体现为小变形阶段层间抗弯能力与大变形阶段层间轴力的差异；计算结果与数值结果较为接近，该理论方法可体现层间内力的相互作用并建立构件与结构抗力之间的关系，为多层钢框架抗倒塌能力的评估与计算提供参考。
关键词：连续倒塌；多层钢框架；层间约束；倒塌抗力；理论计算中图分类号：TU391 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）05-1990-16Correlation analysis between member resistance and collapseresistance of multi-storey steel frame structuresZHONG Weihui 1, 2, ZHENG Yuhui 1, TAN Zheng 1, MENG Bao 1(1. School of Civil Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China;2. Key Lab of Structural Engineering and Earthquake Resistance, Ministry of Education, Xi'an University ofArchitecture and Technology, Xi'an 710055, China)Abstract: The correlation between member and structure resistance was discussed. The calculation methods of inter-storey bending capacity, inter-storey horizontal constraint, and inter-storey ultimate axial force in large deformation stage at different structural parameters (number of storeys and spans) were given respectively. The calculation equations of initial, final and ultimate resistance of multi-storey frame were proposed based on the收稿日期： 2022 −05 −26； 修回日期： 2022 −07 −01基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52178162)；陕西省重点研发计划项目(2018ZDXM-SF-097)；陕西省教育厅重点科学研究计划项目(20JY033) (Project(52178162) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2018ZDXM-SF-097) supported by the Key R&D Program of Shaanxi Province; Project(20JY033) supported by Key Scientific Research Program of the Department of Education of Shaanxi Province)通信作者：钟炜辉，博士，教授，从事结构抗倒塌研究；E-mail ：***********************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.05.031引用格式： 钟炜辉, 郑玉辉, 谭政, 等. 构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(5): 1990−2005.Citation: ZHONG Weihui, ZHENG Yuhui, TAN Zheng, et al. Correlation analysis between member resistance and collapse resistance of multi-storey steel frame structures[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(5): 1990−2005.第 5 期钟炜辉，等：构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析member performance index and the actual stress state of each-layer members(including tension bending, bending and compression bending) under a column-removed condition. Using a reliable numerical model, the three steps of the resistance evaluation of multi-storey steel frame models were verified and analyzed. The results show that the evolution law of inter-storey internal force of multi-storey frame is mainly reflected in the difference between inter-storey flexural capacity and inter-storey axial force in small and large deformation stage, respectively. The calculated results are in agreement with numerical results. This theoretical method can reflect the interaction of internal forces between layers and establish the relationship between members and structure resistance, which provides a reference for the evaluation and calculation of collapse resistance of multi-layer steel frames.Key words: progressive collapse; multi-storey steel frame; inter-layer constraint; collapse resistance; theoretical calculation钢框架结构体系具备建造周期短、抗震性能好等优势，但其在服役周期内遭受非预期荷载会发生连续性倒塌。
多层抗弯钢框架的结构影响系数
第 ２ １卷 第 ４期
Ｊ ｏ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆＳ ｚ ｏ ．ｆ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙｏ ｕ ｈ ｕ ｙ
Ｖｏ ． １ １２ Ｎｏ ４ ．
２０ ０ ８年 １ ２月
系有 很 大 的差别 ， 基 底 剪力 要 明显小 于 单质 点 弹性 体 系 。为合 理利 用 结构 的延 性 和超 强 同时 简化 抗 震设 其 计 ， 分 国家 的抗震 规 范 引入 结构 影 响系 数 （ 称 为地 震反 应 修正 系 数 ） 部 或 对设 防烈 度下 的单 质 点 弹性 反应 谱
［ 稿 日期 ］ ０ ８ ０ － ４ 收 ２０－ ３２
图 １ 结 构 的 总 体反 应
顶点 位 移）
［ 基金项 目］ 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７０ ９ ５５８９ ）
【 者简 介］ 作 陆 懿 （９ ２ ）男 ， 苏 苏 州 人 ， 士 研 究 生 。 １ ８－ ， 江 硕
２
苏 州科技学 院学报 （ 工程技 术版 ）
加 速度 幅值计算得 出对应 于每条 地震 波的结构底 部剪力一 问位移 曲线 ； 层
（） ５对所 得 曲线 进行整理 、 析 ， 分 得设 防烈 度下的结构影 响 系数 Ｒ。
１ 中震作 用下结构 的层 间位移 限值 ． ２
《 筑工程抗震 性态设计 通则 （ 用 ）（Ｅ Ｓ６ ：０ ４ 指 出对 于不 同性 态水平 的钢框 架结 构 ， 建 试 ｝Ｃ Ｃ １０２０ ） 在设 防烈
中 图 分 类 号 ： Ｕ １． Ｔ ３３ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ － ６ ９ ２ ０ ）４ ０ ０ － ４ ６ ２ ０ ７ （０ ８０ －０ １－ ０
不同柱梁抗弯承载力比对框架结构抗倒塌性能的影响
不同柱梁抗弯承载力比对框架结构抗倒塌性能的影响张正;梁兴文;陆婷婷;胡翱翔【摘要】In this study,we designed five fiber-reinforced concrete (FRC) frames and three reinforced concrete frames with different ratios of column-to-beam flexural strength (ηc-bua) and determined their failure modes and fragility curves using the pushover and increment dynamic analysis methods and the capacity evaluation software Perform-3D.The results show improved deformation and bearing capacities of FRC frames in which FRC is used at the beam and column ends,and that the deformation capacity of FRC frames increased over a greater range than the structural bearing capacity.The ηc-bua has a great effect on the failure mechanism of FRC frames.The ηc-bua also has some effect on the structural seismic response of the FRC frame,whereby the greater is its value,the lower is the probability of exceedance,which becomes more obvious when the expected failure is more serious.The collapse probability is less than 10 percent,which satisfies the requirement of the seismic design code for buildings when the η~bua value is greater than 1.2.%设计不同柱梁抗弯承载力比(ηc-bua)的5个纤维增强混凝土(FRC)框架结构及3个钢筋混凝土(RC)框架结构,利用性能评估软件Perform-3D进行Pushover及IDA计算分析,得出其破坏机制及易损性曲线.结果表明,柱、梁端部局部采用FRC后,承载力有一定提高,峰值位移有较大提高;ηc-bua对FRC框架结构的破坏机制影响很大;ηc-bua对FRC框架结构地震反应也有一定的影响,其比值越大,超越概率越小,且随期望破坏程度的加重,这种影响也趋于明显,当ηc-bua在1.2以上时,结构的倒塌概率均小于10％,满足大震不倒的概率要求.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】11页(P859-869)【关键词】柱梁抗弯承载力比;纤维增强混凝土(FRC);抗倒塌性能;推覆分析;增量动力分析【作者】张正;梁兴文;陆婷婷;胡翱翔【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;中国建材国际工程集团有限公司,安徽蚌埠233000;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU375.4张正,梁兴文,陆婷婷,等.不同柱梁抗弯承载力比对框架结构抗倒塌性能的影响[J].地震工程学报，2017,39(5):859-869.doi:10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.859 ZHANG Zheng,LIANG Xingwen,LU Tingting,et al. Effect of Different Ratios of Column-to-beam Flexural Strength on Seismic-collapse Resistance Behavior of Frame Structures[J].China Earthquake Engineering Journal,2017,39(5):859-869.doi:10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.859 “强柱弱梁”措施是新西兰学者提出的“能力设计”的核心组成部分,已为世界各国规范广泛采用。
基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数_彭成
基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数彭成1，何若全1，冯进2（1.苏州科技学院土木工程学院，江苏苏州215011；2.苏州科技学院设计研究院有限公司，江苏苏州215011）摘要：历次震害表明，建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因，如何合理提高建筑物的抗倒塌能力是目前迫切需要解决的问题，也是对结构进行抗地震倒塌设计的基础。
采用抗倒塌储备系数（CMR）方法，对钢框架的整体抗倒塌能力进行分析，通过结构的抗倒塌储备系数来衡量结构的抗倒塌能力。
通过提高结构的延性和超强来提高结构的抗倒塌能力，考虑了梁对柱的约束程度、柱轴压比对结构抗倒塌能力的影响。
关键词：延性；超强；抗倒塌储备系数；钢框架结构中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1672-0679（2012）02-0036-06近年来多次强震造成大量建筑物损毁，而结构的安全性主要体现在结构整体抗倒塌能力上，故结构抗倒塌能力成了各国工程结构安全和防灾减灾研究的热点。
近年来国际上关于结构抗倒塌能力量化指标的研究较为成熟，相对可靠的方法是美国ATC委员会在ATC-63报告中提到的倒塌储备系数（Collapse Margin Ra-tio,CMR)方法[1]。
抗倒塌储备系数，就是利用结构倒塌易损性曲线，将对应50%倒塌概率的地震动强度指标S a(T1)50%collapse作为结构抗地震倒塌能力指标，与结构设计大震对应的地震动强度指标S a(T1)设防大震的比值作为结构的抗倒塌安全储备指标，即CMR=S a(T1)50%collapse/S a(T1)设防大震。
建筑结构的抗震设计需要通过提高结构的超强和延性两方面来提高结构的抗倒塌能力。
1结构整体超强和延性系数1.1结构整体超强系数众所周知，按照现行规范设计的结构，其实际的抗震能力通常要大于设计的抗震能力，这种现象称为“超强（overstrength）”，超强为结构在强烈地震中保持良好的性能起到了重要作用[2]，很多钢筋混凝土结构和钢结构的振动台试验也证实了超强的重要性[3]。
抗弯钢框架结构影响系数研究
抗弯钢框架结构影响系数研究
李成;徐柏荣;顾强
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2007(37)10
【摘要】结构影响系数主要包括延性折减系数和超强系数。
给出了按我国抗震规范设计的几个典型抗弯钢框架结构,采用弹塑性时程分析方法确定了结构的整体能力曲线。
考虑了结构层数、跨数等对结构延性和超强能力的影响,给出了在典型地震波作用下的各结构的结构影响系数值。
建议在我国的结构抗震设计中,抗弯钢框架的结构影响系数最小值可取4。
【总页数】3页(P43-45)
【关键词】抗弯钢框架;结构影响系数;延性;超强;弹塑性时程分析方法
【作者】李成;徐柏荣;顾强
【作者单位】西安建筑科技大学;中国建筑西北设计研究院;苏州科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU391
【相关文献】
1.抗弯钢框架结构倒塌判定标准的研究 [J], 姜圣钰;何若全;冯进
2.基于能量倒塌判定标准的抗弯钢框架结构影响系数 [J], 唐大林;何若全;孙国华
3.多层抗弯钢框架的结构影响系数 [J], 陆懿;顾强
4.多层抗弯钢框架的结构影响系数 [J], 徐春兰;顾强
5.等倒塌设计抗弯钢框架的结构影响系数 [J], 王君;何若全;冯进
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２ ． ８ １ ２ ５ 但 尚未 区分不 同结 构延 性性 能 的影 响 。文 中对严格 按 我 国现行 抗震 规 范设计 的 ３个抗 弯 钢框 架结
构 进行 了大量 的增量 动 力 时程 分 析 （ Ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， 简称 Ｉ Ｄ Ａ） ， 结 合 无 量 纲 的能量 倒 塌 判定 标准 ， 基 于 易损性 的分析 方法 量化 了我 国抗弯 钢框架 的结 构影 响 系数 。
反应（ 设 计水 准 ） 时的设 计强度 之 比， 见式 （ １ ） 和式 （ ２ ） 。
【 收 稿 日期］ ２ ０ １ ４ — ０ ３ － １ ９
【 基 金 项 目】 国家 自然 科学 基 金 项 目 （ ５ １ １ ７ ８ ２ ８ ５ ）
【 作者简介】 唐大林（ １ ９ ８ ８ 一 ） ， 女， 安徽阜阳人 ， 硕士研 究生 。
第 ３期
唐 大林 ， 等： 基于 能量倒 塌 判定 标准 的抗 弯钢 框架 结构 影 响系数
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ５
基于能量倒塌判定标准 的抗弯钢框架 结构影 系数
唐 大林 ， 何 若 全， 孙 国 华
（ 苏 州 科 技 学 院 江苏 省 结 构 工 程 重点 实 验 室 ， 江苏 苏州 ２ １ ５ ０ １ １ ） 摘 要 ：已有 的变 形 倒 塌判 定 标 准 不 能 反 映地 震 持 时 对 结 构 累 积损 伤 的影 响 ， 基 于 累 积 滞 回耗 能 的能 量 倒塌 判定 标 准 可反 映结 构 累 积损 伤 的影 响 。 更 符 合 实 际 震 害 结果 。为 进 一 步 合 理 量 化 抗 弯 钢 框 架 的结 构 影 响 系 数 ， 按 我 国现 行
ｌ 结 构 影 响 系数 确 定方 法
１ ． １ 结 构 影 响 系 数
结 构影 响 系数是 指结构 设计 强度 与 其完 全保 持 弹性 时所需 的强 度 之 比。美 国 Ｎ Ｅ Ｈ Ｒ Ｐ规 范称为 反应 修
正系 数 Ｒ； 欧洲 Ｅ Ｃ ８规范称 为性 能 系数 ｑ ； 我 国通则嘲 给出 的结构 影响 系数 Ｃ， 为 及 ｑ的倒 数 。结 构影 响系 数 主要通 过 对结 构按 弹性 设计 的 承载力 折减 用 于考 虑结 构弹 塑性 的影 响 ， 与结 构 的超强 、 延性 、 冗余 度 等 因 素有 关［ ７ １ 。图 １ 给 出 了确定结 构影 响系数 的示 意简 图 。
历 次震 害表 明 ． 地震 是严 重危 害人类 的 自然灾 害之 一 ， 它 给人类 社会 造成 了巨大 的伤 害和经 济损 失 。国 内外一 直非 常重视 建筑 结构 的抗震 设计 问题 ， 但 由于地震 动 的随机性 ， 确 保所设 计 的结构 在遭 遇地震 时绝对
不产 生倒塌 破坏 ， 是极 为不 经济 的 。 因此 ， 控制 结构 在未 来可 能地震 作用 下发 生破坏 的概率 为社 会所 能接受 。 合理 的抗 震设 计应 在 经济 与安 全之 间寻 求一个 合 理 的平衡 ， 这 是抗 震设 计 的原则［ １ ］ 。 目前 ， 国内外 抗震 领域
图 １中 ， Ｏ Ａ Ｂ 曲线 表示 结构 的 总体 真实 反应 曲线 ； Ｓ Ｍ Ｔ 表示 对应 ＭＣ Ｅ等级 （ 相 当于我 国罕 遇地 震水 准 ） 的谱加 速度 ； 为结 构按 照小 震弹 性设 计时 的谱 加速 度 ； Ａ Ｒ 为结 构保持 弹性 时 罕遇 地震 的谱 加速 度 与弹性
采用结 构性 能 系数 或结 构影 响 系数来定 量控 制结 构在 遭受 罕遇地震 时进 入塑 性 的程度 ， 是 实 现结构 “ 大震 不
倒” 这 一抗 震 目标 的重 要手 段 。
结构 影 响系数 的取 值历 来 都是最 具 争议 的 问题之 一 ， 其取 值是 否合 理直 接关 系 到结 构抗 震设 计 的安 全
与 经济 。 国 内外学者 已围绕结 构延性 、 超强 、 地 震力折 减 等方面进 行 了大量 的研究 工作 。 美国、 欧洲 Ｅ Ｃ ８ 、 加拿
大Ｃ Ｂ Ｆ Ｃ ｔ 等规 范均 引入 了结构性 能 系数或 强度 折减 系数用 于反 映不 同结构 体系 的抗震 能力 。我 国《 建 筑抗 震设 计 规范 ） ） Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ － ２ ０ １ ０ ｔ ￣ 目前 尚未 直接 引 入该 系数 ， 但 其 小震 设计 法 中 间接包 含 其影 响 ， 其 隐含 值 约为
抗震规范设计了 ３ 个抗弯钢框架算例 ， 主 要 考 察 了结 构 层 数 的影 响 。采 用 无 量 纲 的能 量 倒 塌 判 定 标 准 （ 等 效 能量 耗
散 系数 ） ， 对 ３个 抗 弯 钢框 架 算 例 进 行 了 Ｉ Ｄ Ａ分析。 基 于 易 损 性 分 析 方法 确 定 了抗 弯 钢框 架 的结 构 影 响 系数 。 并 给 出
第 ２ ８卷
２ ０ １ ５年 ９月
第 ３期
苏州 科 技 学 院学 报 （ 工程 技 术 版 ）
Ｖ ｏ １ ． ２ ８
Ｎｏ ． ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）
了 建议 值 。
关键词 ： 抗 弯 钢框 架 ； 倒 塌； 等 效 能量 耗 散 系 数 ； 结 构 影 响 系 数 中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ １ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ０ ６ ７ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ２ — ０ ６