連續(xù)性倒塌課件

梁柱單一構(gòu)件失效對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的影響摘要：自然災(zāi)害和恐怖襲擊導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌事件，往往會(huì)造成巨大的人員傷亡和社會(huì)財(cái)富損失，并產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。近年來(lái)，抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)與分析方法的研究越來(lái)越受到重視，已成為結(jié)構(gòu)工程界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。一些國(guó)家已經(jīng)制定了相應(yīng)的防止連續(xù)性倒塌的設(shè)計(jì)規(guī)范，但我國(guó)規(guī)范中尚無(wú)抗連續(xù)性倒塌的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，還存在各種問(wèn)題需要解決。本文對(duì)抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)與分析的若干基本問(wèn)題進(jìn)行了探討，并以一具體結(jié)構(gòu)模型為例，分析總結(jié)了按照我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌能力。本文的主要工作如下：（1）簡(jiǎn)要介紹了框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的研究背景和意義，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，并說(shuō)明了本文研究的目的和內(nèi)容。（2）對(duì)備用荷載路徑法使用中所涉及的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題結(jié)合國(guó)外規(guī)范進(jìn)行總結(jié)和介紹，并指出了其中的注意事項(xiàng)，供研究和設(shè)計(jì)人員參考并為本文后續(xù)的分析工作做了鋪墊。（3）簡(jiǎn)單介紹了ANSYS軟件，說(shuō)明了ANSYS軟件的一般流程。（4）采用備用荷載路徑法中的非線性靜力分析方法以一幢7層框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，分析模型結(jié)構(gòu)在局部構(gòu)件破壞后的抗倒塌性能。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；連續(xù)性倒塌；備用荷載路徑法；ANSYSAbstract:BuildingprogressivecollapsecausedbyAccidentsandterroristattacks,usuallyleadstogreatcasualtiesandwealthlost,andmayalsohaveabadlysocialimpact.Inrecentyears,moreandmoreresearchefforthasbeenfocusedonthemethodforstructuraldesignandanalysistopreventprogressivecollapse.Progressivecollapseofbuildingstructureshasbecomearesearchhotspotinstructuralengineering.Designcodesforthepreventionofprogressivecollapseareavailableinsomecountries.However,therearenodetaileddesignmethodstoresistprogressivecollapseinChinesecodes.Therearevariousproblemsneedtobesolved.Inthisthesis,somebasicproblemsofdesignandanalysisforresistingprogressivecollapsearediscussed.ThecapacitytoresistprogressivecollapseforRCframestructures,designedaccordingtothecodesforseismicdesignofbuildings,isanalyzedusingaspecificstructuremodel.Themainworkofthisthesisisasfollows:(1)Brieflyintroducedthestudybackgroundandsignificanceoftheprogressivecollapseofframestructure,Summarizesthedomesticandforeignresearchpresentsituationandtheexistingproblems,andillustratesthatthepurposeofthisstudyandcontent.(2)SeveralkeyproblemsconcerningtheuseofSeveralkeyproblemsconcerningtheuseofthealternativeloadpathmethodaresummarizedandintroducedwithreferencetotheforeigncodes,andthenoticeitemsispointedout,providingsomereferencestothestudyanddesignstaffandprovidingabasisforsubsequentanalysesworkofthispaper.(3)introducedtheANSYSsoftware,illustratesthegeneralflowofANSYSsoftware.(4)Byusingnonlinearstaticanalysisofthealternativeloadpathmethod,takingaRCframestructureofsevenlayersasresearchobject,analysistheperformanceofresistprogressivecollapseoftheRCframestructures.Keywords:framestructure;ProgressiveCollapse;thealternativeloadpathmethod;ANSYS1緒論1.1研究的背景和意義結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌是指結(jié)構(gòu)由于突發(fā)事件的發(fā)生造成結(jié)構(gòu)發(fā)生初始局部破壞，繼而引起與破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體倒塌或者大范圍的倒塌，然而不同的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)連續(xù)性倒塌的定義略有差別。英國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范[1]中定義為：“Buildingsoffiveormorestories(includingbasementstories)arerequiredtobeconstructedsothat,intheeventofanaccident,thebuildingwillnotsuffercollapsetoanextentdisproportionatetothecauseofthatcollapse”，即：突發(fā)事件發(fā)生后，結(jié)構(gòu)局部破壞導(dǎo)致相鄰構(gòu)件失效，這種失效因發(fā)生連鎖反應(yīng)而持續(xù)下去，最后導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌或造成與引起初始破壞的原因不成比例的倒塌；而美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)(ASCE)在《建筑或其它結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載》(ASCE7-05)[2]中定義為：“Thespreadofaninitiallocalfailurefromelementtoelement,eventuallyresultinginthecollapseofanentirestructureoradisproportionatelylargepartofit”，即：在正常使用條件下由于突發(fā)事件的發(fā)生導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生初始局部破壞，破壞從結(jié)構(gòu)初始破壞位置沿構(gòu)件傳遞，最終導(dǎo)致建筑物的整體倒塌或者造成與初始破壞部分不成比例的倒塌。近年來(lái)，由于恐怖分子制造的爆炸事件或犯罪分子蓄意縱火引發(fā)的爆炸事件不斷增加，這些事件以及其它自然災(zāi)害和突發(fā)事件均可能引發(fā)結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性倒塌。連續(xù)性倒塌的發(fā)生一般會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失，結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌已成為嚴(yán)重威脅公共安全的重要問(wèn)題[3]~[5]。RonanPoint公寓樓位于英國(guó)倫敦，建于1966年至1968年間，是一幢22層的裝配式鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)體系，承重墻板和樓板皆為預(yù)制構(gòu)件。這種裝配式大板建筑造價(jià)低、施工快、建造時(shí)間短，各預(yù)制板之間的節(jié)點(diǎn)僅由齒槽灌漿相連。1968年5月16日清晨，由于夜間煤氣泄漏，該公寓樓18層的一個(gè)住戶在廚房點(diǎn)火時(shí)引起爆炸，直接導(dǎo)致該單元兩側(cè)的外墻和局部樓板破壞，上一層的墻板失去支承后同時(shí)墜落，墜落的構(gòu)件依次撞擊下層樓板，造成連續(xù)性破壞，使得整個(gè)高樓的一個(gè)角區(qū)發(fā)生“多米諾骨牌效應(yīng)”，從頂層一直坍塌到底層，見(jiàn)圖1。事故發(fā)生的初始原因?yàn)楣堑囊粋€(gè)單元發(fā)生爆炸，初始破壞僅僅是外墻和局部樓板發(fā)生破壞，卻最終導(dǎo)致此住宅單元及相連的區(qū)域從上到下發(fā)生連續(xù)性破壞。破壞具有明顯的“連續(xù)性”和“不成比例性”。研究發(fā)現(xiàn)角區(qū)發(fā)生倒塌的主要原因是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮煤氣爆炸產(chǎn)生的沖擊荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，并且該結(jié)構(gòu)是預(yù)制大板結(jié)構(gòu)，缺乏整體性，連續(xù)性和冗余度，在爆炸發(fā)生時(shí)，墻板被推出去后沒(méi)有形成一個(gè)有效地荷載傳遞路徑來(lái)進(jìn)行內(nèi)力重分配，造成整個(gè)角區(qū)發(fā)生倒塌。這一事件的發(fā)生，首次引發(fā)了研究“連續(xù)性倒塌”的高潮，從此，結(jié)構(gòu)工程師開(kāi)始注意結(jié)構(gòu)由于局部破壞而引發(fā)大范圍破壞的現(xiàn)象，把這種由于部分結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的破壞而引起的在水平方向或垂直方向結(jié)構(gòu)的連續(xù)性破壞而造成的整個(gè)結(jié)構(gòu)或大部分結(jié)構(gòu)的倒塌現(xiàn)象稱(chēng)之為“連續(xù)性倒塌”。圖1RonanPoint公寓倒塌1995年4月19日上午9點(diǎn)美國(guó)俄克拉荷馬州AlfredP.Murrah聯(lián)邦大樓[6]遭到恐怖襲擊，造成大量的人員傷亡。此次恐怖事件的爆炸源為一輛滿載燃油的卡車(chē)，卡車(chē)的爆炸直接導(dǎo)致建筑物底層的三根承重柱發(fā)生嚴(yán)重破壞，這些柱失效后引起其所支撐的上部轉(zhuǎn)換梁失效，轉(zhuǎn)換梁的失效又引起它所支承的柱子及樓板因支承失效而發(fā)生倒塌，如此循環(huán)，直到建筑物整個(gè)立面發(fā)生由下到上的大范圍倒塌，見(jiàn)圖2。該大樓發(fā)生倒塌的過(guò)程具有明顯的連續(xù)性特征，其順序是：底層柱發(fā)生破壞—轉(zhuǎn)換梁失效—上部結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，建筑物的大規(guī)模破壞是由結(jié)構(gòu)底層一小部分構(gòu)件失效所引起。此次事件引發(fā)了第二次研究“連續(xù)性倒塌”的高潮。圖2Murrah聯(lián)邦大廈倒塌2001年9月11日20時(shí)45分（北京時(shí)間），一架從波士頓飛往洛杉磯的美國(guó)航空公司波音767型客機(jī)被恐怖分子劫持，以低空飛行撞擊世貿(mào)大廈[7]北部塔樓接近頂部的位置，這幢大樓被撞去一角，并馬上起火。由于這架飛機(jī)所載燃油少，撞擊位置較高，在大火燃燒了1小時(shí)43分鐘后世貿(mào)大樓北部塔樓倒塌。21時(shí)03分（北京時(shí)間），另一架從波士頓飛往洛杉磯載的聯(lián)合航空公司波音757型飛機(jī)遭劫持，以極快的速度撞擊了世貿(mào)大樓南部塔樓的中上部，但是這架飛機(jī)所載燃油量大，撞擊位置比北樓的低，大火燃燒了1小時(shí)2分后被撞的南部塔樓率先倒塌，見(jiàn)圖3。對(duì)世貿(mào)中心大樓倒塌過(guò)程的研究很多，其破壞的主要原因?yàn)椋狠d有大量燃油的飛機(jī)高速撞擊大樓，引起高溫大火，上部的支撐鋼架被熔化，導(dǎo)致了上部樓房的坍塌。當(dāng)撞擊層以上樓層塌落后，又以沖擊荷載的形式作用于下部結(jié)構(gòu)，由于荷載的變大而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變小，而且隨著塌落樓層的增加，沖擊荷載越來(lái)越大，導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)連續(xù)破壞，形成了“多米諾骨牌效應(yīng)”。最終，兩撞大樓完全坍塌，造成了3000多人死亡和3050億美元的經(jīng)濟(jì)損失[8]。世貿(mào)大樓遭到重創(chuàng)發(fā)生整體倒塌后，對(duì)連續(xù)性倒塌的研究達(dá)到了至高點(diǎn)，引發(fā)了第三次研究“連續(xù)性倒塌”的高潮。圖3世貿(mào)中心大廈倒塌2004年5月23日清晨，法國(guó)巴黎戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)[9]候機(jī)廳發(fā)生屋頂坍塌事故，造成包括2名中國(guó)公民在內(nèi)的4人死亡，多名旅客和機(jī)場(chǎng)工作人員受傷的嚴(yán)重后果。發(fā)生坍塌的是該候機(jī)廳中連接兩個(gè)停機(jī)坪的大型走廊，坍塌的鋼筋混凝土頂棚的面積約500m2，法國(guó)交通部于7月6日公布的官方調(diào)查報(bào)告中稱(chēng)，事故是由該候機(jī)廳頂棚上的一個(gè)穿孔所致，候機(jī)廳頂棚與圓柱形金屬支柱連接處出現(xiàn)穿孔，正是這一穿孔導(dǎo)致了拱形頂棚中的一個(gè)弧形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)折痕，連接頂棚外部金屬支柱和頂棚間的金屬構(gòu)件也受到了影響，這一金屬構(gòu)件本來(lái)負(fù)擔(dān)著頂棚的重量，但弧形結(jié)構(gòu)上的裂痕使這個(gè)構(gòu)件逐漸穿過(guò)了頂棚，不能再支持?jǐn)?shù)十噸重的頂棚，最終導(dǎo)致拱形頂棚發(fā)生坍塌。該報(bào)告同時(shí)指責(zé)修建走廊所使用的水泥質(zhì)量低劣，拱頂穿孔很可能為先前混凝土質(zhì)量的逐漸退化所致，見(jiàn)圖4。該建筑體系本身的安全性曾一度遭到專(zhuān)家的質(zhì)疑。如果近2000m2的候機(jī)廳真的是由于頂棚的一個(gè)穿孔所致，那么此結(jié)構(gòu)體系對(duì)結(jié)構(gòu)局部缺陷過(guò)于靈敏，這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)避免的。圖4戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)坍塌事故RC框架結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式、明確的傳力路徑、靈活的建筑平面布置等優(yōu)點(diǎn)，因而受到普遍歡迎。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中都占有相當(dāng)大的比例。對(duì)于冗余度相對(duì)較高的框架結(jié)構(gòu)體系，在歷史上發(fā)生的大地震和其他意外事故中大都表現(xiàn)出了較好的延性和連續(xù)性，具有一定的抵抗連續(xù)性倒塌的能力。但是仍有多次類(lèi)似上文所敘事故的發(fā)生?，F(xiàn)如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法日益發(fā)展，這使得結(jié)構(gòu)內(nèi)在冗余度呈減小趨勢(shì)。與之相對(duì)應(yīng)的是，建筑結(jié)構(gòu)承受恐怖襲擊等偶然事故的概率卻有增加的趨勢(shì)。鑒于連續(xù)性倒塌事故可能導(dǎo)致的后果的災(zāi)難性，對(duì)重要的RC框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)倒塌性能分析并提出有利于提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌能力的措施具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外學(xué)者對(duì)連續(xù)性倒塌進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究。目前，一些國(guó)外規(guī)范中已經(jīng)有關(guān)于如何提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌能力的規(guī)定，如英國(guó)的BritishStandard[1]、歐洲的Eurocode[10]等；也有國(guó)家制訂了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)GeneralServicesAdiministration（GSA）編制的《新聯(lián)邦大樓與現(xiàn)代主要工程抗連續(xù)性倒塌分析與設(shè)計(jì)指南》[11]和美國(guó)國(guó)防部（DepatrmentofDefense簡(jiǎn)稱(chēng)DOD）編制的UFC4-023-03（UnifiedFacilitiesCriteria2005）《建筑抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)》[12]較為詳細(xì)的闡述了結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌的設(shè)計(jì)方法及分析流程；日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)也編制了抗連續(xù)性倒塌的設(shè)計(jì)規(guī)范[13]~[14]。文獻(xiàn)[15]對(duì)各國(guó)的抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了對(duì)比和總結(jié)。1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)連續(xù)性倒塌的研究起步較晚，目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還沒(méi)有反映防范連續(xù)性倒塌的要求。近年來(lái)，連續(xù)性倒塌已引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注，學(xué)者們?cè)诮Y(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌領(lǐng)域做了大量工作，在連續(xù)性倒塌的定義、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、分析與設(shè)計(jì)方法和研究進(jìn)展等方面取得了很大進(jìn)展。陳俊嶺等[9][16]~[18]對(duì)結(jié)構(gòu)二次防御能力進(jìn)行研究，利用概率論和可靠度的基本理論，指出在偶然作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)二次防御能力分析時(shí)宜采用的荷載效應(yīng)組合；王保勇[19]~[20]對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)豎向連續(xù)性倒塌機(jī)理進(jìn)行了研究；張素芬[21]編制了考慮材料非線性和幾何非線性的非線性靜力分析程序，對(duì)平面框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)性倒塌的分析，深入研究了拆除構(gòu)件后剩余結(jié)構(gòu)的承載機(jī)制；杜振輝[22]提出了計(jì)算塑性轉(zhuǎn)角的簡(jiǎn)化公式。一些學(xué)者利用數(shù)值模擬方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)性倒塌分析。清華大學(xué)的陸新征和江見(jiàn)鯨[23]對(duì)世貿(mào)大廈的倒塌過(guò)程進(jìn)行仿真分析；蘇幼坡等[24]~[26]對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌進(jìn)行了分析。師燕超等[27]~[30]對(duì)爆炸荷載作用下的結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)以及結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌情況進(jìn)行了研究。此外，有學(xué)者以不同的方式，從不同的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌進(jìn)行研究。湖南大學(xué)的易偉建和何慶鋒[31]采用試驗(yàn)的方法對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗倒塌性能進(jìn)行研究。清華大學(xué)的錢(qián)稼茹和胡曉斌[32]~[33]以單層平面框架和多層鋼框架為研究對(duì)象，采用瞬時(shí)加載法，以需求能力比（DCR）為參數(shù)進(jìn)行了動(dòng)力彈塑性分析，研究結(jié)構(gòu)由初始破壞引起的動(dòng)力效應(yīng)。張?jiān)迄i等[34]研究了考慮初始靜力荷載效應(yīng)的框架結(jié)構(gòu)部分底層柱失效時(shí)的瞬時(shí)動(dòng)力響應(yīng)的問(wèn)題。裴先宇[35]研究了底層柱受到?jīng)_擊荷載作用后框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)的問(wèn)題，為連續(xù)性倒塌的動(dòng)力分析提供了指導(dǎo)。李航[36]研究了鋼結(jié)構(gòu)高塔的連續(xù)性倒塌問(wèn)題。1.4國(guó)內(nèi)外研究存在問(wèn)題通過(guò)學(xué)者們的努力，建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌的研究取得了較大進(jìn)展，但是，抗連續(xù)性倒塌的研究還存在諸多不足，主要有以下幾點(diǎn)：1、連續(xù)性倒塌的理論研究實(shí)際工程中需要利用商業(yè)軟件對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的全過(guò)程進(jìn)行仿真分析，為抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)、分析提供依據(jù)，因此仿真分析過(guò)程中分析模型的選取至關(guān)重要，采用不同的分析模型會(huì)得到不同的分析結(jié)果。結(jié)構(gòu)的倒塌常伴有梁柱構(gòu)件的錯(cuò)位崩塌，需要更合理地描述不連續(xù)位移場(chǎng)，結(jié)構(gòu)的倒塌必然伴有大位移、大轉(zhuǎn)角和構(gòu)件間的接觸碰撞，這三個(gè)問(wèn)題的解決對(duì)于結(jié)構(gòu)倒塌全過(guò)程的精確分析缺一不可，然而目前關(guān)于連續(xù)性倒塌理論研究尚不夠深入，還沒(méi)有提出合理高效地分析模型，因此需要對(duì)連續(xù)性倒塌理論進(jìn)行深入研究，為設(shè)計(jì)、分析結(jié)果的準(zhǔn)確性打下一定的基礎(chǔ)。2、聯(lián)系力法的深入研究聯(lián)系力設(shè)計(jì)方法是抗連續(xù)性倒塌分析中重要的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法，目前，僅在國(guó)外的設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了聯(lián)系力的計(jì)算方法，暫時(shí)沒(méi)有符合我國(guó)實(shí)際情況的聯(lián)系力計(jì)算方法。另外對(duì)其機(jī)理以及施工中的具體措施的研究尚不完善，需要深入研究。3、柱或承重墻的移除方法的研究連續(xù)性倒塌的初始破壞往往是柱或承重墻的破壞，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)性倒塌分析時(shí)，柱或承重墻的移除位置和移除方式對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響很大。如何恰當(dāng)?shù)啬M柱或承重墻的破壞過(guò)程對(duì)連續(xù)性倒塌分析結(jié)果的可靠性有較大的影響。1.5研究的目的和內(nèi)容結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌已成為嚴(yán)重威脅公共安全的重要問(wèn)題。各國(guó)學(xué)者對(duì)連續(xù)性倒塌的研究越來(lái)越深入，取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒杂?guó)為代表的一些國(guó)家相繼頒布了關(guān)于抗連續(xù)性倒塌的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。由于我國(guó)在連續(xù)性倒塌研究方面的工作開(kāi)展較晚，至今還沒(méi)有形成有效的防止結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)性倒塌的規(guī)范條文，也沒(méi)有評(píng)估按照我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌能力的方法，我國(guó)目前應(yīng)用得最多的框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)性倒塌能力如何還沒(méi)有定論。基于此，本文借鑒國(guó)外的相關(guān)研究成果并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，通過(guò)備用荷載路徑法對(duì)按中國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)的RC框架結(jié)構(gòu)算例進(jìn)行抗連續(xù)性倒塌性能分析。為工程實(shí)踐做一定的基礎(chǔ)研究工作并為抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)提供工程建議。論文研究?jī)?nèi)容如下：（1）簡(jiǎn)要介紹了框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的研究背景和意義，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，并說(shuō)明了本文研究的目的和內(nèi)容。（2）對(duì)備用荷載路徑法使用中所涉及的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題結(jié)合國(guó)外規(guī)范進(jìn)行了總結(jié)和介紹，并指出了其中的注意事項(xiàng)，供研究和設(shè)計(jì)人員參考并為本文后續(xù)的分析工作做了鋪墊。（3）簡(jiǎn)單介紹了ANSYS軟件，說(shuō)明了ANSYS軟件的一般流程。（4）采用備用荷載路徑法中的非線性靜力分析方法以一幢7層框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，分析模型結(jié)構(gòu)在局部構(gòu)件破壞后的抗倒塌性能。2結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌分析的備用荷載路徑法2.1引言備用荷載路徑法是利用某種措施“刪除”擬定失效構(gòu)件，進(jìn)而分析結(jié)構(gòu)在原有荷載作用下發(fā)生內(nèi)力重分布，并逐漸向新的平衡穩(wěn)定狀態(tài)趨近或者發(fā)生連續(xù)性倒塌破壞的方法。該方法既可以從概念上“刪除”失效構(gòu)件，也可以利用數(shù)值模擬或者試驗(yàn)中的爆破方法炸斷。因而，備用荷載路徑法的應(yīng)用范圍涵蓋了理論分析、數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究。備用荷載路徑法在應(yīng)用過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)基本問(wèn)題：①待移除構(gòu)件的選擇；②荷載組合的選擇；③分析方法的選擇；④評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的選擇。這幾個(gè)方面相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)成了備用荷載路徑法的整個(gè)分析流程。2.2待移除構(gòu)件的選擇根據(jù)美國(guó)GSA[21](theGeneralServicesAdministration)規(guī)范，對(duì)于典型的結(jié)構(gòu)，失效單元可能發(fā)生的部位是：（1）建筑物外圍長(zhǎng)邊靠中央的一根柱失效；（2）建筑物外圍轉(zhuǎn)角處的一根柱失效；（3）建筑物外圍短邊靠中央的一根柱失效；（4）建筑物內(nèi)部的一根柱失效。2.3荷載組合的選擇各國(guó)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌規(guī)范對(duì)抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)時(shí)所取用的荷載組合都有所規(guī)定，其中以美國(guó)規(guī)范最具代表性。對(duì)于GSA2003，有關(guān)荷載組合的規(guī)定如下:動(dòng)力分析時(shí)結(jié)構(gòu)采用的荷載組合為：Load=DL+0.25LL（1）式中DL—恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值；LL—活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。靜力分析時(shí)結(jié)構(gòu)采用的荷載組合為：Load=2（DL+0.25LL）（2）“2”是考慮動(dòng)力效應(yīng)時(shí)的荷載增大系數(shù)。在動(dòng)力分析時(shí)所有區(qū)域均施加（DL+0.25LL）的荷載組合；而在靜力分析時(shí)荷載組合所施加的區(qū)域并沒(méi)有明的指出。2.4分析方法的選擇備用荷載路徑法的應(yīng)用根據(jù)是否考慮結(jié)構(gòu)非線性與動(dòng)力效應(yīng)，可通過(guò)以下四種分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：①線彈性靜力分析；②非線性靜力分析；③線性動(dòng)力分析；④非線性動(dòng)力分析。因本文采用非線性靜力分析，下面主要介紹非線性靜力分析法。非線性靜力分析方法被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震彈塑性分析中，即常說(shuō)的Pushover分析方法，它可以對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行全過(guò)程非線性分析。目前，常采用插入集中塑性鉸的方式來(lái)處理框架結(jié)構(gòu)中的非線性問(wèn)題，并在塑性鉸發(fā)展到一定程度時(shí)認(rèn)為構(gòu)件整體失效。該方法可以通過(guò)荷載控制即逐步增加荷載直至達(dá)到控制荷載或計(jì)算結(jié)果不收斂；還可以通過(guò)位移控制即逐步增加位移直至達(dá)到控制位移或計(jì)算結(jié)果不收斂，采用Pushover方法可以評(píng)價(jià)承受水平作用的結(jié)構(gòu)的承載能力和延性性能。與建筑結(jié)構(gòu)抗震靜力彈塑性分析相類(lèi)似，在結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)性倒塌能力分析中，也可相類(lèi)似地采用豎向Pushover分析方法。該方法的主要步驟是：①先移除完整結(jié)構(gòu)中要拆除的豎向構(gòu)件；②在剩余結(jié)構(gòu)上以考慮了動(dòng)力放大系數(shù)的荷載組合為比例從零開(kāi)始逐漸加載直至達(dá)到控制荷載或控制位移或計(jì)算結(jié)果不收斂。從而實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的靜力非線性分析；③對(duì)靜力非線性分析結(jié)果按照一定的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)價(jià)。非線性靜力分析方法用于結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌分析可以考慮結(jié)構(gòu)材料的非線性，但是分析相對(duì)復(fù)雜、計(jì)算耗時(shí)、結(jié)果偏保守而且無(wú)法考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，因此對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)用仍存在一定的局限性。2.6評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的選擇根據(jù)GSA規(guī)范，采用DCR評(píng)估單元塑性能力的分布及其大小，即DCR=QUD/QCE（3）式中QUD是指按線彈性靜力分析后單元或節(jié)點(diǎn)的作用力(彎矩、軸力、剪力或者組合內(nèi)力)；QCE是指構(gòu)件、連接或節(jié)點(diǎn)所能承受的極限彎矩、軸力、剪力或者組合內(nèi)力。若DCR值大于2，則認(rèn)為構(gòu)件失效。考慮到快速施加荷載時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性能力的提高，采用強(qiáng)度提高系數(shù)。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該系數(shù)可以提高到1.25。3框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌分析在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)ANSYS軟件是一套功能強(qiáng)大的有限元通用分析程序，具有強(qiáng)大的前處理、求解和后處理能力，融結(jié)構(gòu)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的偶合分析與一體。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、船舶、土木、電子、機(jī)械等應(yīng)用領(lǐng)域。ANSYS把CAD、CAE技術(shù)集成于一身，可以滿足用戶從設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造全過(guò)程的使用要求。一般而言，ANSYS的基本分析過(guò)程可以分為三步，即前處理、施加荷載、設(shè)置求解參數(shù)并求解、后處理。前處理主要在前處理器中完成，包括有限元模型創(chuàng)建等。前處理的主要任務(wù)是建立結(jié)構(gòu)分析的有限單元模型，它是結(jié)構(gòu)分析的開(kāi)始，一般步驟為：（1）定義單元以及材料類(lèi)型（2）建立幾何模型（3）進(jìn)行網(wǎng)格的劃分（4）殺死單元模擬柱的失效施加荷載與求解主要在求解器中完成，主要操作包括：定義自由度、施加荷載、設(shè)定分析類(lèi)型以及求解等。施加荷載與求解的主要任務(wù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算，一般步驟為：（1）施加荷載（2）定義邊界及約束條件（3）設(shè)置求解參數(shù)進(jìn)行求解。后處理在后處理器中完成，ANSYS有通用后處理器POST1和時(shí)間歷程后處理器POST26兩種。前者主要用于靜態(tài)分析的結(jié)果后處理，而后者主要用于動(dòng)態(tài)分析結(jié)果的后處理，后處理的主要任務(wù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析。一般步驟為：（1）進(jìn)入后處理器并讀入計(jì)算結(jié)果（2）進(jìn)行后處理操作。（3）輸出后處理操作的結(jié)果4框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌分析4.1工程概況某七層辦公樓，采用內(nèi)走道布置，其柱網(wǎng)尺寸為6.6m×6.3m，走道寬為2.4m。結(jié)構(gòu)平面布置如圖5所示，其中走道板厚120mm，其他板厚160mm；框架梁、柱和樓板均為現(xiàn)澆，房屋內(nèi)外隔墻均為輕質(zhì)墻。柱截面尺寸500mm×500mm，縱梁截面尺寸250mm×550mm，橫梁截面尺寸250mm×400mm，地下基礎(chǔ)頂面至二樓的高度為4.8m，二層以上層高3.6m。混凝土等級(jí)為：一、二層為C35，三層以上為C30。縱向受力鋼筋均為HRB400級(jí)，箍筋為HPB235級(jí)。恒/活荷載[46]：樓面恒載為8.5kN/m2，活載為2.0kN/m2，屋面恒載為8.0kN/m2，活載為0.5kN/m2。地震信息：建筑場(chǎng)地土類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。框架抗震等級(jí)為二級(jí)，周期折減系數(shù)取1.0。風(fēng)荷載信息[37]：基本風(fēng)壓W0＝0.45kN/m2，地面粗糙度為C類(lèi)。荷載組合：恒荷載分項(xiàng)系數(shù)γG為1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù),γL為1.4，活荷載組合系數(shù)ψL為0.7，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù),γW為1.4，風(fēng)荷載組合系數(shù)ψW為0.6，水平地震荷載分項(xiàng)系數(shù)γEH為1.3，豎向地震荷載分項(xiàng)系數(shù)γEV為0.5。圖5結(jié)構(gòu)平面圖圖6為PKPM設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)首層梁極限抗彎能力包絡(luò)圖，圖7為梁截面設(shè)計(jì)剪力包絡(luò)圖。圖6框架結(jié)構(gòu)首層梁極限抗彎能力包絡(luò)圖，單位kN·m圖7梁截面設(shè)計(jì)剪力包絡(luò)圖，單位kN4.2框架結(jié)構(gòu)有限元模型的建立鋼筋混凝土梁、柱采用空間梁?jiǎn)卧˙eam189）模擬，鋼筋混凝土樓板采用四邊形板單元（Shell63）模擬。鋼筋混凝土采用整體式模型：鋼筋分布在整個(gè)單元中，單元為均勻連續(xù)材料，鋼筋對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，通過(guò)剛度EI等效原則提高材料的彈性模量來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)工程概況提供的信息，建立的框架結(jié)構(gòu)有限元模型如圖8所示。圖8框架結(jié)構(gòu)有限元模型4.3框架結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌分析（1）框架結(jié)構(gòu)外圍長(zhǎng)邊靠中央的一根柱失效分析eq\o\ac(○,A)軸和eq\o\ac(○,4)軸交界處的柱C13失效后框架結(jié)構(gòu)在（式2)所示荷載組合效應(yīng)下是否具有抗連續(xù)性倒塌的能力。柱C13失效后由eq\o\ac(○,A)軸彎矩分布圖圖9和eq\o\ac(○,4)軸彎矩分布圖圖10可以看出，柱C13的失效對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有，最大彎矩發(fā)生在首層柱C13直接支承的梁B3、B4、B28的兩端，并且隨著層數(shù)得增高，彎矩逐漸減小。圖11和圖12分別為首層梁B3、B4彎矩分布圖，B28彎矩分布圖。列出B3、B4、B28的計(jì)算彎矩值，并與其受彎承載力進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表1所示。可以得到：首層梁B3左端和梁B4右端的DCR值均為1.65，均小于2，梁B3右端和梁B4左端即節(jié)點(diǎn)處的DCR值均為2.17，均大于2，梁B28右端的DCR值為1.38，這說(shuō)明發(fā)生破壞的位置主要在梁與柱節(jié)點(diǎn)處的梁端位置上，同時(shí)也說(shuō)明該柱的失效對(duì)梁B3、B4的影響要大于梁B28。第二層梁B3左端和梁B4右端彎矩值為326.197kN·m，B3右端和梁B4左端的彎矩值為-197.246kN·m，其DCR值均小于2，B28左端彎矩為-148.379kN·m，右端為349.086kN·m，DCR值也小于2。這說(shuō)明柱C13的失效僅僅引起首層梁B3、B4的破壞。柱C13失效后eq\o\ac(○,A)軸剪力分布圖和eq\o\ac(○,4)軸剪力分布圖分別如圖13和圖14所示?？梢钥闯觯鵆13支撐的梁B3、B4、B28處剪力最大，并且隨著層數(shù)的增高，其剪力逐漸減小。表2為柱C13失效后B3、B4、B28的計(jì)算剪力及其DCR值，分別為1.24，1.24，1.05，均小于2。圖9柱C13失效后eq\o\ac(○,A)軸彎矩分布圖圖10柱C13失效后eq\o\ac(○,4)軸彎矩分布圖圖11柱C13失效后梁B3、B4彎矩分布圖圖12柱C13失效后梁B28彎矩分布圖表1首層梁B3、B4、B28的計(jì)算彎矩及其DCR值位置受彎承載力（kN·m）計(jì)算彎矩（kN·m）DCRB3左端-206.7，101.4339.4751.65B3右端-206.7，101.4-219.6142.17B4左端-206.7，101.4-219.6142.17B4右端-206.7，101.4339.4751.65B28左端-252.2，175.5-137.0260.78B28右端-252.2，175.5349.2411.38圖13柱C13失效后eq\o\ac(○,A)軸剪力分布圖圖14柱C13失效后eq\o\ac(○,4)軸剪力分布圖表2首層梁B3、B4、B28的計(jì)算剪力及其DCR值位置受剪承載力（kN）計(jì)算剪力（kN）DCRB3左端118.3-147.0901.24B4右端-118.3147.0901.24B28右端176.8-185.6501.05圖15為柱C13失效后結(jié)構(gòu)變形圖，最大豎向位移為0.023m，發(fā)生在結(jié)構(gòu)底層失效柱支撐的B3、B4、B28的節(jié)點(diǎn)處。并且隨著層數(shù)的提高，所在層的豎向位移越來(lái)越小。即頂層的豎向位移要小于第六層的豎向位移，第六層的要小于第五層的位移，依次類(lèi)推。圖15柱C13失效后結(jié)構(gòu)豎向位移圖（2）框架結(jié)構(gòu)外圍轉(zhuǎn)角處的一根柱失效分析eq\o\ac(○,A)軸和eq\o\ac(○,1)軸交界處的柱C1失效后框架結(jié)構(gòu)在（式2）所示荷載組合效應(yīng)下是否具有抗連續(xù)性倒塌的能力。由圖16和圖17可以看出，柱C1的失效對(duì)柱所在的eq\o\ac(○,A)軸和eq\o\ac(○,1)軸的彎矩影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。最大彎矩發(fā)生在首層柱C1直接支承的梁B1、B25處，并且隨著層數(shù)的增高，彎矩逐漸減小。首層梁B1、B25的彎矩分布圖分別如圖18和圖19所示。表3為梁B1、B25的不同位置的DCR值?？梢钥闯隽築1、B25的DCR值均小于2。圖16柱C1失效后eq\o\ac(○,A)軸彎矩分布圖圖17柱C1失效后eq\o\ac(○,1)軸彎矩分布圖圖18柱C1失效后梁B1彎矩分布圖圖19柱C1失效后梁B25彎矩分布圖表3柱C1失效后梁B1、B25計(jì)算彎矩及其DCR值位置受彎承載（kN·m）計(jì)算彎矩（kN·m）DCRB1左端-214.5，104-155.8711.50B1右端-214.5，104311.7771.45B25左端-185.9，98.8-171.9491.74B25右端-176.8，98.8320.3321.82由圖20和圖21可以看出，柱C1失效的對(duì)柱所在的eq\o\ac(○,A)軸和eq\o\ac(○,1)軸的剪力影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。最大剪力發(fā)生在首層柱C1直接支承的梁B1、B25處，并且隨著層數(shù)的增高，剪力逐漸減小。表4為梁B1、B25的不同位置的DCR值?？梢钥闯隽築1、B25的DCR值均小于2。圖20柱C1失效后eq\o\ac(○,A)軸剪力分布圖圖21柱C1失效后eq\o\ac(○,1)軸剪力分布圖表4柱C1失效后梁B1、B25計(jì)算剪力及其DCR值位置受剪承載力（kN）計(jì)算剪力（kN）DCRB1右端120.9137.0431.14B25右端123.5-144.8281.17圖22為柱C1失效后結(jié)構(gòu)豎向位移圖，最大豎向位移為0.024m，發(fā)生在結(jié)構(gòu)底層失效柱支撐的B1、B25的節(jié)點(diǎn)處。并且隨著層數(shù)的提高，所在層的豎向位移越來(lái)越小。同時(shí)，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)外圍構(gòu)件傾向于失效柱一側(cè)彎曲。對(duì)于柱，向內(nèi)側(cè)失效柱的方向彎曲，并且隨著柱高度的增長(zhǎng)，向內(nèi)彎曲的幅度漸增；對(duì)于梁，由于柱的影響，使梁發(fā)生Z平面內(nèi)的彎曲，并且隨著梁所在高度的增加，這種彎曲幅度漸增。柱與柱間通過(guò)梁連成了一個(gè)整體，相鄰榀框架對(duì)于另一端的框架的豎向失效起到了一定的失效作用。根據(jù)上述分析，說(shuō)明首層柱C1失效后整個(gè)結(jié)構(gòu)具有抵抗連續(xù)性倒塌的能力。圖22柱C1失效后結(jié)構(gòu)豎向位移圖（3）框架結(jié)構(gòu)外圍短邊靠中央的一根柱失效本節(jié)分析eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,1)軸交界處的柱C2在（式2）所示荷載組合效應(yīng)下是否具有抗連續(xù)性倒塌的能力。柱C2失效后的框架結(jié)構(gòu)分析，由結(jié)構(gòu)eq\o\ac(○,B)軸彎矩分布圖圖23和eq\o\ac(○,1)軸彎矩分布圖圖24可以看出，柱C2失效的失效對(duì)柱所在的eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,1)軸的彎矩影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。最大彎矩發(fā)生在首層柱C2直接支承的梁B7、B25、B32處，并且隨著層數(shù)的增高，彎矩逐漸減小。圖25和圖26分別為梁B7彎矩分布圖和梁B25、B32彎矩分布圖。首層梁B7、B25、B32不同位置的計(jì)算彎矩和DCR值如表5所示。B7、B25的最大DCR值分別為1.12、1.54，均小于2。B32的最大DCR值為2.22，發(fā)生在梁的右端，則此梁發(fā)生破壞。由于首層梁B7、B25的DCR值均小于2，并且隨著層數(shù)的增高，彎矩逐漸減小，那么第二層梁B7、B25的DCR值均小于2。對(duì)于第二層梁B32，其左端截面的彎矩大小為180.051kN·m，DCR值為1.92，小于2，右端截面的彎矩大小為175.203kN·m，DCR值為1.86，大于2。這說(shuō)明首層柱C2的失效僅僅引起首層梁B32的破壞。圖23柱C2失效后eq\o\ac(○,B)軸彎矩分布圖圖24柱C2失效后eq\o\ac(○,1)軸彎矩分布圖圖25柱C2失效后梁B7彎矩分布圖圖26柱C2失效后梁B25、B32彎矩分布圖表5首層梁B25、B32、B7計(jì)算彎矩及其DCR值位置受彎承載力（kN·m）受彎承載力（kN·m）DCRB25左端-185.9，98.8206.6421.12B25右端-176.8，98.8-98.3790.99B32左端-93.6,104-185.2161.78B32右端-93.6,104206.6422.22B7左端-241.8，139.1-59.6980.43B7右端-93.6,124.8165.2131.77由圖27和圖28可以看出，柱C2的失效對(duì)柱所在的eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,1)軸的剪力影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。最大剪力發(fā)生在首層柱C2直接支承的梁B7、B25、B32處，并且隨著層數(shù)的增高，剪力逐漸減小。表6為梁B7、B25、B32的不同位置的DCR值。可以看出梁B7、B25、B32的DCR值均小于2。圖27柱C2失效后eq\o\ac(○,B)軸剪力分布圖圖28柱C2失效后eq\o\ac(○,1)軸剪力分布圖表6首層梁B7、B25、B32計(jì)算剪力及其DCR值位置受剪承載力（kN）計(jì)算剪力（kN）DCRB7右端149.596.4840.64B25左端120.9107.2480.89B32右端-208.013-169.0100.81圖29為柱C2失效后結(jié)構(gòu)豎向位移圖，最大豎向位移為0.011m，發(fā)生在結(jié)構(gòu)底層失效柱支撐的B25、B32、B7的節(jié)點(diǎn)處。并且隨著層數(shù)的提高，所在層的豎向位移越來(lái)越小。同時(shí)，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)外圍構(gòu)件傾向于失效柱一側(cè)彎曲。對(duì)于柱，向內(nèi)側(cè)失效柱的方向彎曲，并且隨著柱高度的增長(zhǎng)，向內(nèi)彎曲的幅度漸增；對(duì)于梁，由于柱的影響，使梁發(fā)生Z平面內(nèi)的彎曲，并且隨著梁所在高度的增加，這種彎曲幅度漸增。圖29框架結(jié)構(gòu)豎向位移圖（4）建筑物內(nèi)部的一根柱失效本節(jié)分析eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,4)軸交界處的柱C14在（式2）所示荷載組合效應(yīng)下是否具有抗連續(xù)性倒塌的能力。柱C14失效后的框架結(jié)構(gòu)分析由eq\o\ac(○,B)軸彎矩分布圖圖30和eq\o\ac(○,4)軸彎矩分布圖圖31可以看出，柱C14的失效對(duì)柱所在的eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,4)軸的彎矩影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。最大彎矩發(fā)生在首層柱C14直接支承的梁B9、B10、B28、B35處，隨著層數(shù)的增高，彎矩逐漸減小。圖32和圖33分別為柱C14失效后梁B19、B10彎矩分布圖和梁B28、B35的彎矩分布圖。表7為梁B9、B10、B28、B35不同位置的DCR值。可以看出，B9、B10、B28的最大DCR值分別為0.83、0.83、1.10，均小于2。而B(niǎo)35的兩端的DCR值均大于2，則此梁發(fā)生破壞。第二層梁B35左端、右端彎矩分別為-196.198kN·m，178.686kN·m，其DCR值分別為1.96，1.71，均小于2。圖30柱C14失效后eq\o\ac(○,B)軸彎矩分布圖圖31柱C14失效后eq\o\ac(○,4)軸彎矩分布圖圖32柱C14失效后梁B9、B10彎矩圖圖33柱C14失效后梁B28、B35彎矩圖表7首層梁B9、B10、B28、B35計(jì)算彎矩及其DCR值位置受彎承載力（kN·m）計(jì)算彎矩（kN·m）DCRB9左端-237.9，135.2196.6460.83B9右端-237.9，135.2-70.2890.52B10左端-237.9，135.2-70.2890.52B10右端-237.9，135.2196.6460.83B28左端-252.2，175.5278.2451.10B28右端-243.1，175.5-126.2140.52B35左端-104，100.1-241.7732.41B35右端-104，100.1278.2452.89柱C14失效后eq\o\ac(○,B)軸剪力分布圖和eq\o\ac(○,4)軸剪力分布圖分別如圖34和圖35所示?？梢钥闯觯鵆14的失效仍然對(duì)其所在的eq\o\ac(○,B)軸和eq\o\ac(○,4)軸影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響基本沒(méi)有。第二層梁B9、B10、B28、B35處剪力最大，并且隨著層數(shù)的增高，其剪力逐漸減小。表8為柱C14失效后B9、B10、B28、B35的計(jì)算剪力及其DCR值，均小于2。柱C14失效后結(jié)構(gòu)的豎向位移圖如圖36所示，可以看出變形較大的位置發(fā)生在柱C14支撐的上部相鄰開(kāi)間范圍內(nèi)，其他開(kāi)間的變形很小，可忽略不計(jì)。圖34柱C14失效后eq\o\ac(○,B)軸剪力分布圖圖35柱C14失效后eq\o\ac(○,4)軸剪力分布圖表8首層梁B9、B10、B28、B35計(jì)算剪力及其DCR值位置受剪承載力（kN）計(jì)算剪力（kN）DCRB9左端148.2-103.5470.69B10右端148.2-103.5470.69B28左端178.1165.7340.92B35右端120.9-228.2551.9圖36柱C14失效后結(jié)構(gòu)豎向位移圖4.4結(jié)論從各種拆除工況的破壞狀態(tài)可以看到，框架柱的破壞對(duì)該柱所在的橫向和豎向框架影響最大，對(duì)相鄰榀框架的影響很小。發(fā)生破壞的位置主要在梁與柱節(jié)點(diǎn)處的梁端位置上，這一點(diǎn)驗(yàn)證了強(qiáng)柱弱梁理論。并且框架柱的破壞容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)大范圍的坍塌(角柱除外)，發(fā)生破壞的范圍主要在失效柱上方開(kāi)間范圍內(nèi)。框架柱失效后，由于重力和活荷載的作用，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)外圍構(gòu)件傾向于失效柱一側(cè)彎曲。對(duì)于柱，向內(nèi)側(cè)失效柱的方向彎曲，并且隨著柱高度的增長(zhǎng)，向內(nèi)彎曲的幅度漸增；對(duì)于梁，由于柱的影響，使梁發(fā)生Z平面內(nèi)的彎曲，并且隨著梁所在高度的增加，這種彎曲幅度漸增。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)而言，跨度是影響結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的一個(gè)重要原因，對(duì)于本算例中的內(nèi)柱失效和短邊中柱失效的工況，可以看出，短梁部分的破壞彎矩較大，首先發(fā)生破壞。對(duì)于角柱而言，除了跨度因素外，還有受力模式的影響，如彎矩方向發(fā)生改變。參考文獻(xiàn)[1]BS8110-1:1997.StructuralUseofConcretePartⅠ:CodeofPracticeforDesignandConstruction[S].BritishStandardsInstitution,London,2002[2]AmericanSocietyofCivilEngineers(ASCE).Minimumdesignloadsforbuildingsandotherstructures[S].ASCE7-05,NewYork,2006[3]胡曉斌，錢(qián)稼茹.結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析與設(shè)計(jì)方法綜述[A].張佑啟.首屆全國(guó)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集[C]，北京，2006，579-583[4]孔新立，金豐年，蔣美蓉.恐怖爆炸襲擊方式及規(guī)模分析[J].爆破，2007，24（3）：88-92[5]梁益，陸新征等.三層RC框架的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，8（6）：659-664[6]OsteraasJD.Murrahbuildingbombingrevisited:aqualitativeassessmentofblastdamageandcollapsepatterns[J].JournalofPerformanceofConstructedFacilities,ASCE,2006,20(4):330-335[7]金豐年，蔣美蓉，王斌等.美國(guó)世貿(mào)大廈破壞分析[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，4（4）：61-63[8]張立山，董艷英，蘇幼坡.混凝土結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌構(gòu)造措施研究[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，24（4）：10-13[9]陳俊嶺.建筑結(jié)構(gòu)二次防御能力評(píng)估方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位論文，2004[10]EN1991-1-7.Eurocode1-ActionsonStructures,Partl-7:Generalactions-accidentalactions[S].EuropeanCommitteeforStandardization,2005[11]GeneralServicesAdministration(GSA).ProgressiveCollapseAnalysisandDesignGuidelinesforNewFederalOfficeBuildingsandMajorModernization