無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析

(西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 陜西 西安 710054)

引言

由于近年來倒塌事情的頻繁發(fā)生，對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的研究變得非常有意義。同時隨著裝配式結(jié)構(gòu)的廣泛使用，其結(jié)構(gòu)整體性差的缺點(diǎn)逐漸暴露出來，適用于裝配式框架結(jié)構(gòu)的連接理論欠缺。所以為了有效減少甚至避免此類事故的發(fā)生，十方具有研究意義。

一、有限元模型分析

(一)分析模型

分析模型取自文獻(xiàn)[1]，結(jié)構(gòu)的尺寸如圖1所示。該結(jié)構(gòu)層高均為3m，柱截面尺400mmx400mm，梁截面尺寸300mmx500mm。梁、柱混凝土強(qiáng)度等級均采用C40，保護(hù)層厚度取25mm，縱向受力鋼筋均為HRB400，箍筋均為HRB335，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用如15.2鋼絞線，雙向配筋，預(yù)應(yīng)力度取0.55。結(jié)構(gòu)配筋圖如圖2,所示，地震分組為第三組，場地類別為II類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度化0.1g，建筑安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.0。屋面恒載：5KN/m2，活載：0.5KN/m2。樓面恒載：4KN/m2，活載：2KN/m2。梁間線荷載：9.6KN/m2?；撅L(fēng)壓：0.35KN/m2?；狙海?.15KN/m2。

(二)有限元模型

柱底為剛接；梁為自定義塑性鉸，柱采用默認(rèn)P-M2-M3鉸。無樓板，分析中不考慮樓板的拉結(jié)作用。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖2 結(jié)構(gòu)配筋圖

二、參數(shù)分析

參考GSA2003規(guī)范[2]，本文采用拆除構(gòu)件法，采用非線性靜力的方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌分析，建立四種工況，分別為拆除角柱、拆除長邊中柱、拆除短邊中柱、內(nèi)柱。

同時，本文荷載儲備系數(shù)LRR來表示結(jié)構(gòu)的剩余承載力[3]：

(3.1)

式中，PS為1倍的設(shè)計豎向荷載G；PC為破壞時外部施加的荷載P。

為了研究無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)抗震性能，本章將對四種工況進(jìn)行參數(shù)對比分析，對比四種工況最大荷載儲備系數(shù)可以得到表1。

表1 四種工況下的荷載儲備系數(shù)

三、結(jié)論

本文建立了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)有限元模型，通過靜力非線性對四種不同工況分析得出了以下結(jié)論：

在拆除長邊柱后，剩余上部結(jié)構(gòu)抗倒塌極限承載力能力最小，荷載儲備系數(shù)LRR=1.639，為4個工況中最低，而拆除內(nèi)柱的LRR=2.689，為四個工況中最高。由此可知，對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，發(fā)生連續(xù)倒塌的風(fēng)險最高的為工況1。