新论文：混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究.pdfVIP

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

新论文：混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究

【导读】

本文试验非常有趣，但是理论理解起来有点难度。推荐对本问题

感兴趣的读者阅读原文。对于普通读者，可以看以下“太长不看版”：

【太长不看版】

1：试验：我们制作了一批尺寸、配筋完全一样的梁柱子结构，进

行了1次静力和4次施加不同突然释放自重荷载的连续倒塌动力试验。

连续倒塌动力试验中材料应变速度达到1.4/s量级（约为地震荷载应变

率的几百到几千倍）

2：动力试验与静力试验相比，存在狭义静动力效应（仅仅考虑静

力和动力下能量守恒影响）和广义静动力效应（包括动力加载下的应

变率效应及不对称破坏等）。现有动力放大系数表达方法无法准确描

述上述复杂过程；

3：考虑动力损伤和材料应变率对结构自身抗力特征的影响，提出

了广义动力抗力，能够更加准确地描述结构在实际动力连续倒塌过程

中的抗力需求。

混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究

【工程力学】2019,Vol.36,Issue(5):44-52

ExperimentalStudyontheDynamicEffectsinProgressive

CollapseofBeam-ColumnConcreteSubstructures

引言

建筑结构的连续倒塌是一个连续破坏的动力过程，如图1所示。

准确评估结构的抗连续倒塌能力需要采用非线性动力计算方法，但非

线性动力计算方法建模复杂且计算耗时，适用于安全等级高或结构体

系复杂的建筑物。一般工程可采用建模和计算更为简便的线性或非线

性的静力计算方法，利用动力放大系数对计算结果进行修正来近似考

虑非线性动力效应的影响。

图1连续倒塌示意图(图片来源于网络)

美国国防部和总务局的两部抗连续倒塌设计规范目前被科学研究

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

和工程实践广泛接受，两部规范关于动力放大系数的必威体育精装版规定相同，

其计算公式是对2个3层和10层框架结构在不同拆除柱工况下所有计

算结果进行拟合得到的（图2），其中计算采用sap2000工程软件。

针对非线性静力设计和线性静力设计，规范给出了2个不同的动力放

大系数计算公式，这样工程上采用简单的线性或非线性的静力计算获

得抗力需求后，直接乘以该系数就可以近似获得实际结构的非线性动

力抗力需求。在拟合得到计算公式中，动力放大系数是延性系数（for

非线性静力计算）或延性相关指标（也就是m-factor，for线性静力

计算）的函数，其中不同部位柱被拆除会使结构发生不同延性的变形，

相应的动力放大系数是在等位移/变形准则下，非线性动力承载力和

（非）线性静力承载力的比值。

图2美国规范的动力放大系数计算公式

这里面有三个问题值得进一步考虑：

1）结构的复杂性

实际结构的布置和构造要比采用sap2000建立的简单裸框架模型

复杂，规范基于的算例是否具有足够的代表性，使得动力放大系数的

拟合公式可以适用所有同类结构的分析计算；

2）受力的复杂性

实际结构的受力复杂（如结构偏心受力