无粘结预应力装配式结构连续倒塌分析

(西安科技大学建筑与土木工程学院 陕西 西安 710054)

引言

由于近年来倒塌事情的频繁发生，对结构抗连续倒塌的研究变得非常有意义。同时随着装配式结构的广泛使用，其结构整体性差的缺点逐渐暴露出来，适用于装配式框架结构的连接理论欠缺。所以为了有效减少甚至避免此类事故的发生，十方具有研究意义。

一、有限元模型分析

(一)分析模型

分析模型取自文献[1]，结构的尺寸如图1所示。该结构层高均为3m，柱截面尺400mmx400mm，梁截面尺寸300mmx500mm。梁、柱混凝土强度等级均采用C40，保护层厚度取25mm，纵向受力钢筋均为HRB400，箍筋均为HRB335，无粘结预应力筋采用如15.2钢绞线，双向配筋，预应力度取0.55。结构配筋图如图2,所示，地震分组为第三组，场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度化0.1g，建筑安全等级为二级，结构重要性系数1.0。屋面恒载：5KN/m2，活载：0.5KN/m2。楼面恒载：4KN/m2，活载：2KN/m2。梁间线荷载：9.6KN/m2。基本风压：0.35KN/m2。基本雪压：0.15KN/m2。

(二)有限元模型

柱底为刚接；梁为自定义塑性铰，柱采用默认P-M2-M3铰。无楼板，分析中不考虑楼板的拉结作用。

图1 结构平面布置图

图2 结构配筋图

二、参数分析

参考GSA2003规范[2]，本文采用拆除构件法，采用非线性静力的方法对结构进行连续倒塌分析，建立四种工况，分别为拆除角柱、拆除长边中柱、拆除短边中柱、内柱。

同时，本文荷载储备系数LRR来表示结构的剩余承载力[3]：

(3.1)

式中，PS为1倍的设计竖向荷载G；PC为破坏时外部施加的荷载P。

为了研究无粘结预应力装配式框架结构抗震性能，本章将对四种工况进行参数对比分析，对比四种工况最大荷载储备系数可以得到表1。

表1 四种工况下的荷载储备系数

三、结论

本文建立了无粘结预应力装配式框架结构有限元模型，通过静力非线性对四种不同工况分析得出了以下结论：

在拆除长边柱后，剩余上部结构抗倒塌极限承载力能力最小，荷载储备系数LRR=1.639，为4个工况中最低，而拆除内柱的LRR=2.689，为四个工况中最高。由此可知，对于无粘结预应力框架结构，发生连续倒塌的风险最高的为工况1。