土木工程外文翻译70683

本科毕业设计（论文）外文翻译译文

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钢筋混凝土填充框架结构对拆除两个相邻的柱的响应

作者： 美国波士顿东北大学，斯奈尔 设计中心

收稿日期： 年 月 日，修整后收稿日期 年 月 日，录用日期 年 月 日，网上上传日期 年 月 日。

摘要：

本文是评价圣地亚哥旅馆对同时拆除两根相邻的外柱的响应问题，圣地亚哥旅馆是个 层钢筋混凝土填充框架结构。结构的分析模型应用了有限元法和以此为基础的分析模型来计算结构的整体和局部变形。分析结果跟实验结果非常吻合。当测量的竖向位移增加到为四分之一英寸（即 ）的时候，结构就发生连续倒塌。通过实验分析方法评价和讨论随着柱的移除而产生的变形沿着结构高度上的发展和荷载动态重分配。讨论了轴向和弯曲的变形传播的不同。结构横向和纵向的三维桁架在填充墙的参与下被认为是荷载重分配的主要构件。讨论了两种潜在的脆性破坏模型（没有拉力加强的梁的脆断和有加筋肋的梁的挤出）。分析评价了结构对额外的重力和无填充墙时的响应。

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关键词：

连续倒塌；荷载重分配；对荷载抵抗能力；动态响应；非线性分析；脆性破坏。 介绍：

作为减小由于结构的局部损坏而造成大量伤亡的可能性措施的一部分，美国总务管理局【 】和国防部【 】出台了一系列制度来评价结构对连续倒塌的抵抗力。【 】定义连续倒塌为，由原始单元的局部破坏在单元间的扩展最终造成结构的整体或不成比例的大部破坏。

通过 和 【 】建议的方法， 定义了两种一般模型来减小结构设计时连续倒塌效应产生的损害，它们分为直接和间接的设计方法。一般建筑规范和标准用增加结构的整体性的间接设计方法。间接设计法也应用于美国国防部的降低连续倒塌设计和未归档设备标准中。尽管间接设计法可以降低连续破坏的风险【 ， 】，对基于此法设计的结构破坏后的表现的判断是不容易实现的。

有一种基于直接设计的方法通过研究瞬间消除受载构件，比如柱子，对结构的影响来评价结构的连续倒塌。美国防部和国家事务管理局的规章是要求去除一个受荷构件，考虑其影响。这样的规范目的是评价结构的整体性和结构的一个单元出现严重的毁坏时的分荷能力。这种方法是研究结构受连续倒塌的影响的程度，但是事实上初始

结构损伤的影响不止局限于某一根柱子。

在本论文中，应用通过实验证实的分析结果，评价圣地亚哥旅馆抵抗连续破坏的能力，实验中瞬间移除两个相邻的柱子，其中一个柱是拐角柱。为了爆除这两个柱子，将炸药放在预先在柱子上钻的孔里面。柱子然后再用几层保护材料包裹好，以避免爆炸时的冲击波和碎片影响结构的其他部分。

建筑的特性

圣地亚哥旅馆建造于 年，在 年又向南扩展了一部分，此部分包括两个分离的结构。图 是从南边看旅馆的样子。注意这张照片，旅馆的第一和第三层被用黑色的布蒙了起来。这个六层的旅馆是无延性的钢筋混凝土框架结构，其中还有由空心砖构成的填充外墙。扩展部分的填充墙有两层共 厚。第一层的楼高为 ，其他楼盖高为 ，顶楼高度为 。图 为其中一个扩展部分的第二层。图 为对本建筑的实施计划，即瞬间爆除一层相邻的柱 和 ，以评价其影响。

左图：图 圣地亚哥旅馆的南端视角，本论文研究其中心结构

右图：图 扩展结构的第二层（南端视角）

下图：图 拟对旅馆南扩展部分实施的柱的移除计划，第

一层要被移除的柱用叉号标出

如图 所示楼盖系统纵向（南北向）有一个托梁。根据两个混凝土构件受压的实验结果，对一个标准的混凝土柱，受压承载力为 。混凝土的弹性模量大概为 左右。同样，通过横截面 的钢筋受拉实验，其屈服和极限抗拉强度分别为 和 。钢筋的极限变形为 。钢筋的弹性模量近似为 。

这个建筑按计划将被爆破摧毁。作为摧毁的一个步骤，第一层和第三层的填充墙被移除。移除时上面 没有活荷载。所有的非结构部件包括隔墙、管道设备、家具都被事先搬走了，只有梁、柱、楼板梁和在边梁上的填充墙被留下。

传感器布置

混凝土和钢筋的应变传感器是用来测量梁和柱的应变变化的。线性电位计用来测量整体和局部变形。混凝土应变测量仪常 ，最大应变为 钢筋应变测量仪应变极限为 。应变测量仪可以带到几百千赫兹。电位计用来测量建筑中梁沿一端的转动和整体位移，这些以后将讲到。电位计的分辨率为 ，最大速度为 ，实验中最大记录速度为 。

有限元模型

通过有限单元法，在软件 【 】中生成一个建筑模型。梁和柱都被抽象成 单元。 和 型梁的翼缘计算宽度为四倍的较厚板的厚度【 】。塑性铰可以发生在任何钢筋可能发生屈服的地方，包括单元的端点、加筋肋分离点和弯矩的屈服点。在分析中，塑性铰的范围是构件高度的一半。现行版本的 不能计算出单元斜裂缝的构成。为了得出正确的构件挠曲刚度，反复做以下步骤：首先假设建筑的所有单元都是没有裂缝的；然后，需要弯矩同构件的出现裂缝的弯矩相比较。分别降低板厚和梁的惯性矩 ，使需求弯矩大于裂缝出现弯矩。梁外部出现裂缝的正负弯矩分别为 和 。需要注意的是柱子没有裂缝出现。再后，再按以上方法重新分析建筑和弯矩简图。重复这些步骤直到所有的裂缝区域被鉴定和用模型表示出来。除了两端区域建筑结构里的梁上部不配筋（图 ）。例如，梁 在距 点 以后，其上部不配筋（如图 和 ）。为了确定出可能丧失挠曲强度的截面位置，将裂纹铰布置在上部没有配筋的可能的弯曲破坏点上。塑性铰的挠曲强度设为于 相等，当所受的弯矩达到 时，该截面即发生破坏。

图 二层的梁 和梁 详细配筋情况楼盖系统有沿纵向（南北向）的次梁。图 所示为一典型的楼盖的横截面。为了计算出次梁和板的可能的非线性响应，用梁单元为楼盖建立模型。次梁按 型梁计算，翼缘的计算宽度为各自板厚的四倍【 】。选取轴 和轴 的纵梁和其之间的一个宽 英寸的梁间的格栅为板的计算模型。为了给出板沿横向的计算模型，同样用一个宽 英寸于横梁平行的梁。在方形的板中其剪力流和梁单元的中的不一样。所以其扭转刚度取为整个截面刚度的一半【 】。