堿鎂混凝土框架子結構抗連續倒塌性能的有限元分析*

董浩 潘建伍

南京航空航天大學民航學院 211106

引言

“連續倒塌”指的是建筑結構由初始的局部破壞，從構件到構件擴展，最終導致一部分結構倒塌或整個結構倒塌［1］。在建筑結構的抗連續倒塌設計和計算方法中，一種常見的方法是災害無關型方法，指的是假設受災害作用的構件完全破壞失效，對剩余結構系統的承載和變形能力進行檢驗和設計的方法。“拆除構件法”（也叫作“替換路徑法”）作為災害無關型方法的一種，被廣泛應用于抗連續倒塌研究。建筑結構連續倒塌的試驗研究耗費高、難度大，因此人們更加傾向于使用數值模擬技術進行連續倒塌分析，主流的數值分析方法包括非線性擬靜力分析和非線性動力分析［2］。

堿式硫酸鎂水泥具有早強、高強、高抗拉和高抗折等力學性能優勢，用堿式硫酸鎂膠凝材料澆筑的混凝土具有極其優越的力學性能［3］，此前已有堿式硫酸鎂水泥混凝土（以下簡稱“堿鎂混凝土”）梁和柱構件的力學性能［4］以及堿鎂混凝土框架結構中節點的抗震性能［5］的相關研究，認為堿鎂混凝土對構件的極限承載力和框架的抗震性能有一定程度的提高。目前國內外尚沒有堿鎂混凝土框架結構抗連續倒塌性能的相關研究。

鑒于此，本文使用ANSYS／LS-DYNA 采用“拆除構件法”對堿鎂混凝土框架子結構連續倒塌過程進行非線性擬靜力有限元分析，在驗證了堿鎂混凝土框架子結構基準模型可靠性的基礎上，研究混凝土強度等級、主筋配筋率以及跨高比對子結構抗連續倒塌性能的影響規律，主要包括對子結構壓拱階段（CAA）承載力、懸索階段（TCA）承載力以及水平約束反力的影響。……