1、Membrane actions of RC slabs in mitigating progressive collapseof building structures在緩解連續(xù)倒塌的鋼筋混凝土板建筑結(jié)構(gòu)中的膜的應(yīng)用關(guān)鍵詞：連續(xù)倒塌 鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu) 倒數(shù)第二列損失 膜擴張 鋼筋混凝土板大變形有限元分析摘要可以研究鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)在潛在的連續(xù)倒塌的突然損失的情況下，是其中的任一內(nèi)部（PI）的倒數(shù)第二個列或外部（PE）的倒數(shù)第二個列損失。因為最關(guān)鍵的情況，它留下了相關(guān)的橫向梁和板的子結(jié)構(gòu)擴張。受影響的板坯的膜在大的變形的情況下，組成外周壓縮的膜結(jié)構(gòu)。環(huán)混凝土拉伸膜在中部地區(qū)的行動，是一個重要

2、的道防線來組織逐步崩潰。在本文中，已驗證可用的測試數(shù)據(jù)，用于研究膜在橫向變形的行為的先進的有限元模型（FEM），使得磚與PI列損失室內(nèi)雙跨梁的存在，沿周邊旋轉(zhuǎn)邊緣的限制，和板坯的頂部加固。它已被證明，在中央地區(qū)拉伸膜，更大的力量都動員起來，由于參與梁的配筋板頂部加固。混凝土的壓縮環(huán)，在外部區(qū)域中，也加強樓板負彎矩。因此，整體的承載能力的受影響的結(jié)構(gòu)，可以是增強顯著，以維持重力施加的由兩個雙跨越效果和動態(tài)效果的載荷。2011年愛思唯爾有限公司保留所有權(quán)利1. 簡介當?shù)孛娴闹谕蝗槐ㄖ斜粴牡臅r候，列向的軸向壓縮力在消失的幾毫秒內(nèi)迅速將重新分配。其結(jié)果是，以上所有樓層一樓偏轉(zhuǎn)相同，并在動態(tài)均勻重

3、力荷載下尋求新的平衡路徑。（該過程中）可能會增加內(nèi)部部隊在受影響 的地板結(jié)構(gòu)存在兩個同步變化：雙跨的效果：大跨度橋梁消失的列向的荷載將增加一倍。 被放大的動態(tài)效果：現(xiàn)有的重力荷載動態(tài)系數(shù)達到2.0。 束柱正上方的除去列向荷載的連接，以前是為開始設(shè)計占用的時刻，現(xiàn)在已經(jīng)有進行巨大的下垂時刻. 在離柱子較遠地方的連接處，作為一個二次函數(shù)的雙跨度長度，可能會增加至少4倍的初始值。如果受影響梁板結(jié)構(gòu)無法抵制不斷增加的彎矩，防止連續(xù)倒塌的一個替代的負載路徑是必需的。從相鄰的邊界元素是足夠的的前提下，懸鏈線能夠有效的防止連續(xù)倒塌情況的發(fā)生。當中間跨度的列被刪除，相鄰的磚可以形成一個非常強的面內(nèi)隔膜，它能夠

4、支持接觸網(wǎng)傳遞的張力（圖1）。然而，無論是倒數(shù)第二個外部或倒數(shù)第二個內(nèi)部列被刪除，接觸網(wǎng)的張力拉向內(nèi)的周長列的時候，導致一個漸進的崩潰的。在這種情況下，接觸網(wǎng)行動與梁接觸網(wǎng)行動，膜的行動中板，不需要任何側(cè)向約束?？赡軙е拢ǘ皇亲柚梗┌l(fā)生連續(xù)倒塌（圖2）。在倒數(shù)第二列損失的情況下，受影響的地磚，與梁接觸網(wǎng)功能不同，膜的中板不需要任何側(cè)向約束相鄰邊界元素。與連續(xù)兩個邊成為橫向變形是不連續(xù)的，是能夠形成的周邊受壓環(huán)向拉伸膜在中央偏轉(zhuǎn)區(qū)。據(jù)設(shè)想，周邊壓縮環(huán)在外線接觸網(wǎng)行動的需求將減少。從而使結(jié)構(gòu)放大，以維持重力施加的載荷在失穩(wěn)前不至于連續(xù)倒塌（圖3）。橫向伸放板可以由圖3（a）解釋膜的運動。裂痕的

5、形成后，將板坯分為四個獨立的連接在一起由裂紋的產(chǎn)生部分。在大變形，在板坯的中心的力作用下獨立部分傾向于在增加拉伸的作用下向內(nèi)移動，但受到相鄰的部分抑制，這樣做創(chuàng)建了一個周環(huán)的壓縮來支持中心網(wǎng)的拉力。因此，包括拉伸板板坯中心的承載能力和在外圈的抗彎承載力下增強膜的能力以及在平面壓縮應(yīng)力發(fā)生在大板的橫向運動的行為已廣泛用于研究。Hayes3，Sawcuzk4，Brotchie和華立5，米切爾和Cook6正在著力研究的板的橫向運動的行為。顯而易見，承載膜的運動的能力是至少兩次的收率線路的容量。最近，在歐洲這些機制已成功應(yīng)用于防止其倒塌的復合地板。通過一個簡化的起火的艙，在倒數(shù)第二列損失的情況下，貝利

6、開發(fā)的設(shè)計方法7（梁板結(jié)構(gòu)）是類似的一個簡單的支板，在這個意義上，這兩個橫向運動，兩個相鄰的周邊都是自由的水平移動。然而，相對于一個簡單的支持板坯，梁板結(jié)構(gòu)需要額外考慮的因素是：（1）轉(zhuǎn)動約束板頂部鋼筋沿周邊邊緣板坯。（2）存在著相當數(shù)量的頂部加固內(nèi)部的雙跨梁。（3）兩個室內(nèi)雙跨度的梁被放置在對稱軸的板坯上。此外，根據(jù)一列失穩(wěn)場景跨度的深度比，板坯增加高達80倍，其中最大加倍為一個單一的面板。 本文提出了用一種準靜態(tài)數(shù)值分析的進行調(diào)查分析膜運動的梁板下部結(jié)構(gòu)的倒數(shù)第二列內(nèi)部列損失。根據(jù)這種分析手段，納入上述因素修改為一個簡支板模型。這三個因素是簡支順序，累計新增，平板模型估計各因素對整體的貢獻

7、的結(jié)構(gòu)行為（圖4）。板坯的邊界條件受制約的，但橫向運動和垂直施加的載荷均勻地分布。非線性有限元軟件，DIANA，被用于此目的。2。有限元分析2.1 數(shù)值案例研究一系列的鋼筋混凝土組標本，簡稱“PI”系列（倒數(shù)第二列的內(nèi)部虧損），目的是為研究梁板體系對拉伸膜的作用。所確定的試樣的尺寸縮減了4倍（表1）。根據(jù)BS-8110-97，原型建筑設(shè)計為重力荷載的設(shè)計活荷載3 kN/m2，所施加的靜載荷2 KN/M2。外觀梁的額外的負載設(shè)計1 kN / m。底部和頂部的配筋率是最主要的方面， 因此有必要研究四種不同情況，表2對此進行了對比分析。對于每一種情況下，最佳的加固的比率（qutp）頂部的是底部的2倍

8、，其他的結(jié)構(gòu)元件的尺寸如梁，在所有的情況下，板和列，都保持相同的。邊界條件和加固結(jié)構(gòu)的有限元在圖中示出的模型如圖4。 3。有限元建模圖5（a）所示的歐洲CEB-的FPI具體標準規(guī)范在這項研究中得到采用。被定義的峰值抗壓強度作為特征筒抗壓強度的值FCK和初始線性彈性階段的具體模型是達到30的抗壓強度?；炷两Y(jié)構(gòu)模型在雙向應(yīng)力狀態(tài)為藍本的Drucker-Prager破壞面,如圖所示,圖5（b）。通過相關(guān)的組合切斷, 采用具體的張力保留多方位的固定充滿裂縫模型?；炷灵_裂后的剪切剛度定義的恒定值0.2。詳細的材料屬性在分析的使用見表3。鋼筋模型的彈塑性是塑料模型的模擬。Von Mises的塑料標準化

9、模型適用與加工硬化假說。 四邊形等參數(shù)曲線分層元素（CQ40L）（圖6a），用于模型鋼筋混凝土梁和樓板。基于以下假設(shè)CQ40L：（1）平面部分保持平面，但其法線向量不一定是正常的基準表面。這種理論基于mindlin-reissner的理論。（2）兩個相鄰的層之間的外殼元件是多層的應(yīng)力減少到零。在每一層中，剪切應(yīng)變的約束通過剪切的校正因子來校正。每一個元素節(jié)點具有的自由度，即五度，三平移兩個旋轉(zhuǎn)。梁和樓板中的鋼筋，即模擬鑲嵌在殼單元的平面網(wǎng)格加固，所謂的母體元素。母體元素的計算完成，使得混凝土與周圍的鋼筋的完美粘結(jié)。網(wǎng)格加固相當于加固每單位長度的結(jié)構(gòu)元素（梁和板）中的區(qū)域。在這種分析中，增量迭代

10、求解過程由兩部分組成：增量部分和迭代部分，在增量部分，采用解決非線性問題的位移場應(yīng)劃分成許多增量弧長法。在迭代過程中的部分平衡階段結(jié)束時的每一個增量可以是由經(jīng)常Newton-Raphson方法取得。幾何非線性是考慮到拉格朗日方法，這是適合解決大變形的問題，但不能處理小應(yīng)變的問題。M1進行Bailey等人通過試驗驗證的有限元模型。荷載均勻地布置在簡支的板上，具有合理良好的相關(guān)性之間的數(shù)值分析和測試結(jié)果如圖6（b）。 由于邊界和負載條件下的雙對稱關(guān)系，只有四分之一的鋼筋混凝土梁板子結(jié)構(gòu)建模和分析是使用8* 8軸網(wǎng)。邊界節(jié)點沿著對稱軸自由地上下移動。垂直位移的元素節(jié)點沿周邊邊緣被設(shè)置為在所有的情況下

11、為零。沿著對稱軸的水平反應(yīng)代表的張力和壓縮力的分布在中央?yún)^(qū)和外圍的壓縮環(huán)。需要強調(diào)的是，總水平反應(yīng)沿著每一個對稱的一頭應(yīng)該是零，由于受力平衡，及沿周邊邊緣的總垂直反應(yīng)必須等于施加的載荷。4 數(shù)值結(jié)果探討DIANA分析了16個例子，為了研究受額外的影響下RC上膜的運動。直到中央垂直變形板的有效深度在3-5倍左右時，膜的有限元分析進入很好地進入了終止階段。已經(jīng)記錄的點的水平反應(yīng)沿著thesymmetrical軸運動，包括沿周邊的反作用力，混凝土和鋼筋的應(yīng)變和應(yīng)力的影響，和垂直元素節(jié)點的位移。在進入膜的大變形行為的混凝土板上，這些點提供了寶貴的見解。4.1 簡支板上的膜的行動圖7中示出，原始模型的邊界條件和加固的配置，其實僅僅是一個簡支的版。在面內(nèi)的膜的運動，其特征在于，包括壓縮的周圍環(huán)中部地區(qū)的具體得運動，