鋼筋混凝土構件抗倒塌性能

鋼筋混凝土構件抗倒塌性能研究北京工業(yè)大學博士開題報告目錄選題的背景和意義國內外研究現(xiàn)狀研究內容和方法課題的創(chuàng)新點進度安排123451.選題的背景和意義

倒塌是建筑結構最為嚴重的破壞狀態(tài)，它因使結構永久性喪失使用功能而造成巨大的經濟損失和人員傷亡。因此，深入研究強震作用下建筑結構倒塌機理，為結構抗倒塌設計及倒塌控制提供理論參考，這對于保障建筑結構及人民生命財產的安全有十分重要的意義。理解倒塌的機理，分析倒塌的原因、研究有效提高結構抗倒塌能力的途徑和手段，始終是抗震研究的主要內容。1.選題的背景和意義結構倒塌側向倒塌則是由于結構側向塑性變形過大而引起的側向承載力喪失．豎向倒塌是由于結構中某一構件由于喪失承載能力退出工作，而引起的結構連續(xù)倒塌結構在地震作用下的倒塌過程可視為2類倒塌的相繼發(fā)生，即:在地震作用下，結構逐漸出現(xiàn)較大的塑性變形，當某一構件的損傷過大，隨即退出工作，進入結構豎向倒塌過程．側向倒塌作為結構地震倒塌過程的第一階段，是預測和控制結構發(fā)生倒塌的關鍵．1.選題的背景和意義混凝土結構梁剪力墻框架柱鋼筋混凝土結構中的梁、柱、剪力墻等是組成結構體系的主要構件，因此，提高材料與構件損傷破壞衡量的準確性就成為準確判別結構側向倒塌的的重要前提與基礎。

本課題旨在對地震力作用下構件破壞的全過程進行研究，著重研究構件的抗倒塌性能和破壞機理，建立基于倒塌破壞的恢復力模型，為判別結構倒塌提供理論支撐?？沟顾阅埽簭那絾适认虺休d力這一過程的性能為抗倒塌性能。2.1國內外構件抗震性能研究現(xiàn)狀一、研究內容：1）上世紀90年代以前，重點在于探討鋼筋混凝土構件的滯回特性、破壞模式、恢復力模型以及影響延性的各種因素，主要是剪跨比、軸壓比、配箍率、保護層厚度等；2）90年代以后，國內外對混凝土構件的研究主要集中在箍筋形式、高強混凝土、高強箍筋約束混凝土、不同加載方式、異形界面等方面，研究重點則放在驗證規(guī)范規(guī)定的合理性方面。2.1國內外結構倒塌研究現(xiàn)狀31抗震試驗方法和手段低周反復加載試驗動力加載試驗擬動力試驗22.1國內外構件抗震性能研究現(xiàn)狀1強度2剛度3滯回曲線形狀4骨架曲線5延性系數(shù)6剛度退化率7能量耗散2.2國內外恢復力模型研究現(xiàn)狀就鋼筋混凝土結構而言,恢復力模型的研究可以分為兩個層次:第一層次是材料的恢復力模型,主要用于描述鋼筋及混凝土的應力-應變滯回關系,它是鋼筋混凝土構件恢復力模型計算的基礎;第二層次是構件的恢復力模型,主要用于描述構件截面的彎矩-曲率滯回關系或構件的P-Δ滯回關系。2.2國內外恢復力模型研究現(xiàn)狀曲線型模型：蘭伯格-奧斯古德（Romberg-Osgood）：剛度連續(xù)折線型模型：克拉夫退化雙線型模型、武田三線型模型三線型模型四線型模型2.2國內外恢復力模型研究現(xiàn)狀方法：理論計算法：偏心受壓理論試驗擬合法：2.2國內外恢復力模型研究現(xiàn)狀OA段AB段強化段下降段朱伯龍張琨聯(lián)2.3目前研究存在的問題1.在現(xiàn)有的構件抗震試驗研究中，常常人為的引入破壞標準終止試驗，如承載能力下降到極限荷載的85%。構件實際上并未進入最終倒塌破壞狀態(tài)，因此，所得到的數(shù)據(jù)不能為抗震倒塌彈塑性分析和設計提供充分的試驗依據(jù)；2.在幾個比較常用的模型中,Bi-linear模型和Clough模型應用起來比較簡單,但一般只適用于具有梭形滯回曲線的單純受彎構件。3.鋼筋混凝土結構彈塑性地震反應分析中應用大多數(shù)模型都沒有考慮結構大變形過程中可能出現(xiàn)的負剛度現(xiàn)象。3.研究內容和方法柱板梁剪力墻連梁低周反復荷載試驗

本課題的研究重點是通過四種不同的鋼筋混凝土結構構件柱、板梁、剪力墻和連梁在研究抗震性能的基礎上，進行低周反復荷載試驗，分析四種構件抗倒塌破壞性能，并建立考慮構件破壞全過程的恢復力模型及計算公式。3.研究內容和方法3.研究內容和方法測試內容：鋼筋和混凝土的應變規(guī)律、截面曲率、承載力、柱端位移、滯回曲線，觀察破壞特征及過程；試驗目的：研究4種構件的抗倒塌能，總結出抗倒塌破壞過程中4種構件承載力、位移、強度和剛度退化、延性、耗能等性能指標。建立恢復力模型：以試驗中獲得的恢復力與變形的關系曲線經適當抽象和簡化建立基于抗倒塌性能的恢復力數(shù)學模型。4.本課題創(chuàng)新點及成果通過低周反復荷載試驗最大限度地獲取試驗構件從開始加載到最終倒塌極限狀態(tài)過程中各種試驗構件的性能指標，承載力、剛度、變形能力、耗能能力以及破壞特征等，最終建立基于抗倒塌分析的鋼筋混凝土構件恢復力模型；運用建立的恢復力模型對構件進行抗倒塌的數(shù)值模擬；從構件的破壞特征著手，研究構件破壞機理，提出構件累計損傷指標和破壞準則,為最終鋼筋混凝土結構抗地震倒塌的定量設計及計算分析提供理論依據(jù)。4.本課題創(chuàng)新點及成果（1）四種構件的滯回全曲線、考慮下降段骨架全曲線；（2）由試驗數(shù)據(jù)擬合出四種構件的基于抗倒塌破壞的精細化恢復力模型；（3）提出基于構件破壞的混凝土結構倒塌失效準則；（4）在核心刊物上發(fā)表學術論文3篇以上。5.課題姥進度醬安排閱讀例文獻干，掌撤握理中論知踢識，寧確定朝研究獻方案撰寫小牧論文完成學用位論文肅，準備贏畢業(yè)答喝辯確定實哥驗方案百，準備塞試驗、權進行試舌驗、試頭驗結果孤處理2.1國內趨外結勻構倒航塌研捧究現(xiàn)芳狀199樂8年Cor懷ley等對美出國俄克元拉荷馬蔑州城市波聯(lián)邦政亭府工作情大樓由宮爆炸引羽起的倒幫塌破壞秋進行了桐災害調搬查分析亭，認為博對新建胃建筑進設行細部宮設計時崗可通過張增大結叼構延性思來改善悲結構抗際連續(xù)倒粒塌性能像；對已哈建結構燦則可通煤過對柱打進行局仿部加固煎、增加森填充墻惕或抗彎餃框架形懼成多重爆防線來具改進結昆構的抗拖倒塌能埋力。進入21世紀以拴來，隨扎著突發(fā)僚事件(煤氣熱爆炸奪、恐忍怖襲明擊和碗汽車啦撞擊峽等)日益增豎多和特頑大地震顫頻繁發(fā)抄生,結構抗伯連續(xù)倒嗓塌性能慕研究引熱起了越愛來越多足的科研改工作者定的關注毀。2.掙2試驗抗手段殃和對譜象研炭究現(xiàn)濁狀試驗研化究手段昏從最初寸的擬動旺力子結杯構試驗染逐步擴誓展至足繪尺振動賤臺試驗嬸，現(xiàn)場雞抗倒塌踢性能試否驗研究斃成果也掘時有發(fā)玩表。隨溪著數(shù)值戶分析技圍術的日撥益成熟漠和通用(專用)分析程影序逐步槳推廣應歇用，研循究方法螞從災害銜調查分敬析為主猛逐步擴汽展為以梢總結災鋼害經驗社和數(shù)值拒分析二譜者并重示。研究對質象從理鏟想的單翼自由度辨體系延醬伸至較設符合實圖際工程愉的多自辟由度體耗系，部于分文獻群中甚至贈研究了項填充墻呆的影響水，需要芹指出的娛是現(xiàn)階逮段的研慚究主要糾集中于脖框架結紋構。2.倘3關于倒飯塌準則隔的研究灰現(xiàn)狀第三方1倒塌破倍壞的判旅別準則7234562.3關于要倒塌杰準則苦的研稈究現(xiàn)北狀1.基于鳥變形涉所建繩立的利倒塌浮破壞熄的判乎別準踩則對于時多自夜由度猴結構保的彈靠塑性甩反應巖，一拖般都蔽以結欺構的熱整體糧變形璃超過驗給定而的限允值或谷結構占主要典承重按構件游破壞憑作為術結構雅的破帝壞標聲準。形對于錘這方披面的筒內容無，國評內外規(guī)都做視了大辛量的碎研究張，但珍是分史歧不奇斷。原在動否力載僚荷作俘用下梯結構輕的變站形僅組僅反杠應了笨結構膨剛度勉的大偉小，菜并不甜能真環(huán)正揭廉示破臣壞的屯原因坦。在朗實際西的地啊震中歉，有坐些結錄構可級能會陽發(fā)生圖很大殲的變鮮形，醫(yī)它只彈是影菠響結規(guī)構的李安全毒性、喉耐久委性等揀，并太不倒竄塌。旅一些廟研究恭者指近出，晃鋼筋露混凝燈土框褲架結未構在鮮地震絲式力作戶用下侵的破播壞用竄結構到內部豆未達匆到極鴉限狀查態(tài)時樣的某舟一變棵形值墓作為故依據(jù)浩可能淹導致鑒錯誤德的評害價。止用變艷形作蓄為結帥構倒德塌破傍壞的帥判別等準則趁，已樹經引拉起了鬧國內耽外許塑多學劇者的數(shù)懷疑笑。2.們3關于倒獎塌準則習的研究壟現(xiàn)狀2.基于財最大訊位移悲和能莫量雙支重標線準所病建立危的倒秤塌破宏壞的陳判斷培準則地震社作為認一種斜隨機基往復間載荷順，對粱于結缸構的臉破壞哥是一栗個損燦傷累煙計的挽過程窯，用疼強度旺準則荒和變臣形準錢則很捉難描川述這讀一現(xiàn)疫象。勝同時貌大量薦實際娘災害霸表明堡，地傷震序份列對梯結構皮的損抹傷破朝壞有養(yǎng)很大普的影弱響，量例如憑如果德主震顧為中葵震，胳則小逢余震增對結濾構的糧損傷蓋程度磁影響納不大柜；如幻玉果主顏震為輔大震迎，則令小余認震也茅會使柴結構巾出現(xiàn)梁異常鎖，在庫此情告況下護，若排余震盟為中雖震，扁則結診構可絲式能在測瞬時曉就要禽發(fā)生戲倒塌脹破壞役，這沙說明郵首次哲超越異極限藥的位帝移對仍結構翁破壞犯具有憂很大圣的影店響，何僅用扁能量限準則抖很難齊解釋獅這一右情況率。結士合這濟兩方害面提棉出了侵位移-能量雙獵重破壞贏準則，膏認為結年構的破欄壞是由揭變形和璃能量積任累消耗唐兩方面重造成的濱。比較市有代表觀性的是An漏g、We油n和Par鏈k等人提僻出的最求大反應燥變形和佛累計耗骨能的線笑性組合裕地震損眼傷模型待。2.3關于悲倒塌正準則愚的研爛究現(xiàn)午狀3.基于剛每度所建擇立的倒管塌破壞濕的判別雪準則結構巧剛度論退化紫的主享要原跨因是狠構件惜屈服奔后的浴彈塑董性變患形和限累積躁損傷膚，這打種損級傷主兆要表鏈現(xiàn)在肚混凝棄土裂歲紋的撓發(fā)生些、發(fā)艇展和說鋼筋罷與混董凝土近之間峰粘結緩滑移已的破薯壞。贈鋼筋齊混凝鑰土框咳架結遣構倒點塌破引壞的穿剛度開準則駕是與滑結構諸的恢伙復力昨滯回著曲線輪密切障相關李的，冤目前勞有關俯剛度由退化乘規(guī)律蘇的研前究人胳員大遭都集池中于偽結構竄的恢民復力藏滯回屋曲線代模型廁的建肢立，喬而結恢構的損恢復吩力曲俱線受寫試驗垮設備升影響藥較大蛛，所湊以結約構剛投度退徒化可彩靠度比較差晌，比底較難概以操洲作。邁同時瓦破壞捷過程團中結佛構自慌振頻遭率發(fā)補生變郊化。2.東4目前視研究付所存攻在的遞問題1.目前格對抗肝倒塌踩的研瞎究主質要集扔中在著豎向鉛倒塌被問題團上，瞎對側安向倒桿塌及保結構筐屈服呀到側北向倒寧塌這坡一過嗓程的荷研究因相對科較少兄；2.實際米工程套更為賤關注緞的往左往是哀結構乘倒塌胸的臨盜界狀斧態(tài)，歸而并拖非倒浪塌過底程中嬌的結川構響更應，隊因此處，結熟構倒餃塌全筍過