基于連續(xù)倒塌工況下間隔空腹桁架式鋼框架受力性能分析

基于連續(xù)倒塌工況下間隔空腹桁架式鋼框架受力性能分析*結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換層的概念應(yīng)用到結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計中，提出間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)，并對其抗倒塌性能進行分析。其中分別選取等節(jié)間間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)和混合式間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)，使用SAP2000對其進行非線性靜力分析和非線性動力分析，并將其結(jié)果與普通框架結(jié)構(gòu)結(jié)果進行對比。結(jié)果分析表明，間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)可以視為在純框架中加入了剛性隔離帶，使得結(jié)構(gòu)的剛度增大，可更好地抵抗局部破壞引起的動力響應(yīng)，提高了結(jié)構(gòu)的魯棒性，其中混合式間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)的性能要優(yōu)于等節(jié)間式結(jié)構(gòu)?；炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)、鋼框架結(jié)構(gòu)等各式各樣結(jié)構(gòu)形式的抗連續(xù)倒塌分析、防倒塌措施等已經(jīng)有了一些成果，同時一些國家也出臺了相應(yīng)的抗連續(xù)倒塌鋼框架尤其是大跨度，多、高層鋼框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能分析已經(jīng)成為了一個研究熱點。國內(nèi)外許多學(xué)者均對其倒塌特點、抗倒塌措施等進行了研隨著結(jié)構(gòu)形式日益多樣，出于建筑的使用要求，有時會在建筑中間加層在近年來使用較多。同時，在舊房增層改造中，使用間隔式空腹桁架外套增層法以其特有的優(yōu)勢，也越來越受到工程設(shè)計者的青睞。威海某熱電廠由于生產(chǎn)規(guī)模擴大，在原2層的倉庫上增加4層，所使用的就是間隔式空腹桁架外套增層法[2]。結(jié)構(gòu)的受力以彎曲為主，兼有桁架的受力特點，即除了承受剪力和彎矩作用之外還有軸力作用，在荷載作用下，其受力明確、均勻，并且具有很大的剛度[3]?？崭硅旒艿奶攸c是可用于大跨結(jié)構(gòu)，可以支承大柱距及無內(nèi)柱的建筑平面，適用于商場、廠房、倉庫及開放式辦公樓等，它既可用于等[2]?？玟摽蚣芙Y(jié)構(gòu)中，并進行隔層布置，分析由此得到的結(jié)構(gòu)在連續(xù)倒塌工況下的受力性能。2等節(jié)間間隔空腹桁架式鋼框架結(jié)構(gòu)與普通鋼框架結(jié)構(gòu)性能對比2.1分析模型為了初步確定間隔空腹桁架式框架結(jié)構(gòu)對于鋼框架抗連續(xù)倒塌性能的影響，首先建立等節(jié)間的結(jié)構(gòu)形式與普通框架進行非線性靜力及非線性動力分析對比。結(jié)構(gòu)失效準則依據(jù)美國UFC4規(guī)范[4]，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全破壞或者梁端轉(zhuǎn)角超過0.2rad時即視結(jié)構(gòu)發(fā)生了連續(xù)倒塌。同時考慮到結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌過程為一動態(tài)過程，所以應(yīng)該考慮到結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)變率效應(yīng)，因此根據(jù)美國GSA2003規(guī)范[5]將鋼材的屈服強度均乘以1.1的放大系數(shù)以考慮結(jié)構(gòu)在分析過程中的應(yīng)變率效應(yīng)。層高3.6m，橫、縱方向的柱距均為9m。H型鋼柱截面為H550×500×16×16，梁截面為H600×350×16×18，空腹桁架結(jié)構(gòu)中豎向和斜向腹桿模型。根據(jù)FEMA356選取M3塑性鉸并加入梁的兩端，選取P-M2-M3塑性鉸加入柱端[6]。所有構(gòu)件計入自重，根據(jù)美國GSA2003，取荷載G=進行靜力分析時，在失效柱兩側(cè)及上部的梁上作用兩倍的等效換算荷載，圖1純框架有限元分析模型在純框架的基礎(chǔ)之上，從第二層開始，每隔一層在