填充型维护墙对多层RC结构抗连续倒塌能力影响的数值研究

作     者：Sandy Nyunn 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘清风

授予年度：2020年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢筋混凝土结构 连续倒塌分析 填充墙 动力放大系数 

摘      要：结构的连续倒塌主要由支撑构件的局部损坏触发,进一步造成相邻构件的损伤破坏引起连锁反应,最终导致结构的部分或整体发生倒塌。由于偶然事件的不预见性,通过预测偶然事件的发生来预防结构连续倒塌是极具挑战性的。但是可以通过在设计阶段对关键构件失效后的剩余结构采用替代路径法分析其鲁棒性来降低结构发生连续倒塌的可能性。在替代荷载路径法中要求结构应被设计为可传递由于结构局部损伤引起的额外荷载。这种方法是现有主流设计方法同时得到多数抗连续倒塌设计规范的认可。因此在本文中采用替代荷载路径法进行抗连续倒塌分析。值得注意的是由于历史上大多数连续倒塌事件均发生于高层建筑,因此本研究考虑了有洞填充墙和无洞填充墙对多层钢筋混凝土结构连续倒塌的影响。当结构处于柱构件失效的状况下时,填充墙有助于结构传递不规则荷载和避免局部损伤。然而,现有基于填充墙作用效应对结构连续倒塌抗力影响的研究仍然有限。因此,本研究着眼于开孔足尺寸砖砌填充墙对多层钢筋混凝土结构抗连续倒塌性能的影响。除此之外,梁板构成的楼板系统也可在一定程度上增强结构在关键支撑构件失效下的承载力。因此,本研究也评估了楼板对于钢筋混凝土结构在结构柱损伤工况下裸框架及设有填充墙结构失效承载力的影响。分别建立裸框架、有洞填充墙以及无洞填充墙模型,并拆除底层外围不同位置柱子进行分析。将墙板简化为等效压杆,并研究剩余结构在关键承重柱失效情况下提供的冗余传力路径。按照General Service Administration（GSA）的指导方针进行线性静力、线性动力、非线性静力和非线性动力分析。分析结果表明,与裸框架相比,有洞填充墙和无洞填充墙有利于承重柱失效后的荷载重分配,有效并提高了钢筋混凝土结构的抗连续倒塌能力。后续计算采用基于实验给出的动力放大系数,并与GSA指导的动力放大系数进行比较。结果表明,动力放大系数取2较实际情况偏大,并发现填充墙的存在对动力放大系数没有显著影响。同时可以得出楼板对于裸RC框架传递荷载及提升承载力有一定帮助,但其对于开孔足尺带填充墙结构框架的影响较小。