專利名稱：框架結構抗連續倒塌的設計方法
技術領域：
本發明涉及建筑結構設計方法，尤其是涉及框架結構抗連續倒塌的設計方法。
背景技術：
結構的連續倒塌系指意外荷載造成結構的局部破壞，并引發連鎖反應導致破壞向 結構的其它部分擴散，最終使結構主體喪失承載力，造成結構的大范圍坍塌，一般來說，如 果結構的最終破壞狀態與初始破壞不成比例，即可稱之為連續倒塌，究其原因可以歸結為 兩類第一類是由于地震作用，引起的連續倒塌。第二類是由于撞擊、爆炸等偶然荷載超載， 人為事故造成的連續倒塌。目前，建筑結構連續倒塌的現象時有發生，在國內外的設計規范 中雖然作了相關的抗倒塌要求，但是僅為指導性的、概念性的要求，而沒有具體直接實施的 設計方法。因此僅采用常規的建筑結構設計方法，無法實現抗連續倒塌的性能設計。公開號為CN101260691的發明專利申請公開一種抗倒塌柱頂部分滑移鋼筋混凝 土框架結構，該框架結構的一個或多個節點的下方為柱頂滑移柱，位于所述節點上方的上 柱的下端和梁固結形成節點區，柱頂滑移柱的上端與節點區之間留有水平縫，所述水平縫 設置有滑移填充材料，所述柱頂滑移柱的下端與相鄰節點固結在一起。在滑移材料摩擦系 數很小的情況下，柱頂滑移柱將主要承受上部結構傳來的軸力，而很少承受彎矩和剪力。公告號為CN1558981的發明專利提供一種柱一梁式建筑框架結構，其中柱與梁通 過柱環相互連接以分散和分擔所有的橫向載荷，所述柱環在柱和梁之間的連接節點處環繞 著柱。各柱環包括內部部件和外部部件，所述部件在框架施工期間裝配并由重力咬合在一 起，并且還為橫向載荷提供一定的瞬時阻力矩。拉力螺栓及螺母組件將內、外柱環部件鎖定 在一起，并且當上述組件安裝到位，柱環(圍繞在梁周圍)可將梁力矩荷載作為多位置角向 分布的壓力荷載傳遞至柱的不同側面區域。
發明內容
本發明的目的是提供一種簡便易行、可靠性高的框架結構抗連續倒塌的設計方 法，包括地震作用框架結構抗連續倒塌的設計方法和人為事故框架結構抗連續倒塌的設計 方法。本發明采用有限單元法，根據框架結構倒塌的特點，考慮材料非線性和大位移情 況下幾何非線性的影響，對平面框架進行靜力非線性倒塌的分析計算；進行前述兩類連續 倒塌的抗倒塌分析，提出與中國設計規范背景相適宜、具有工程應用可操作性的抗連續倒 塌設計方法。地震作用的連續倒塌，屬水平方向的倒塌分析。采用基于性能抗震設計方法，運用 靜力非線性有限元倒塌分析方法，分析框架結構大震作用下的破壞機理，判斷結構是否會 發生連續倒塌。若結構發生連續倒塌，則通過中震性能設計方法，根據不用的性能目標確定 主要受力構件(框架梁及框架柱)按中震彈性或中震不屈服設計，尋求經濟合理的抗倒塌 加強措施。
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地震作用框架結構抗連續倒塌的設計方法，包括以下步驟1)先進行常規設計，得到框架初始模型；2)運用靜力非線性有限元倒塌分析方法對步驟1)所得的框架初始模型進行框架 大震抗倒塌設計分析計算，材料強度取標準值；3)根據步驟2)的計算結果，判定框架初始模型是否滿足“小震不壞、中震可修、大 震不倒”的設防目標；4)對不能滿足設防目標的框架采用基于性能抗震設計方法，選用適宜的結構抗震 性能目標進行性能設計；5)重復步驟3)，直至框架滿足“大震不倒”的設防目標；6)結束計算；7)根據步驟5)滿足“大震不倒”的計算結構進行框架的構件設計，完成設計。在步驟2)中，所述對初始模型進行大震作用倒塌機理分析計算，是運用靜力非線 性有限元倒塌分析，包括以下計算步驟(1)收集并建立數據計算參數信息，當考慮地震荷載時，需設定集中質量個數、集 中質量大小、結點號、增量數、組合系數、特征周期和地震影響系數最大值，通過計算得出所 有的計算數據；所述計算參數信息包括總信息；結點信息；桿件信息；截面信息(如矩形、 型鋼矩形、圓形截面、圓形鋼管截面等)；約束信息；荷載信息(用增量法計算，含增量數，還 有組合系數)；(2)如果考慮地震荷載，計算自振周期與地震側向力分布，得出結構的基本周期， 水平地震力及作用的結點號；(3)先確定加載次序，第1次加恒荷載，第2次加活荷載，第3次加地震荷載，第4 次加風荷載，再確定加載分級，對于每次加載可以人為確定加載級數；(4)對于每一次加載，依上一次加載計算循環所得的桿件的塑性鉸分布，按桿件有 限元方法，計算加載所產生的結點位移和桿端內力，同時累加到總的結點位移和桿端內力 中，對于第1次加載時，無塑性鉸，軸力為零；記錄荷載與給定方向位移間的關系曲線，給定 方向位移的剛度/初始剛度小于給定值，通常為初始的剛度的或1%。，停止計算，認為結 構倒塌；(5)根據步驟⑷中的桿端內力，計算塑性鉸，在步驟⑷中的軸力N作用下，桿件 的極限彎矩Mu;若在步驟⑷中的桿端彎矩M大于極限彎矩Mu，則在該桿端設置一個塑性 鉸，桿端彎矩M在以后的加載中保持不變；根據在步驟(4)中的軸力N和本步驟中所得的塑 性鉸分布，得出考慮剪切變形和P-A效應的單元剛度矩陣，以供下一加載計算所用；(6)重復步驟(4)和(5)，直至加完全部荷載，或達到步驟(4)中結構倒塌的條件；(7)輸出給定方向的位移一荷載的關系曲線、塑性鉸出現次序圖、結構的彎矩圖、 剪力圖、軸力圖、單元編號和結點編號，計算結束。在步驟4)中，所述性能設計，可針對框架具體的薄弱環節考慮框架整體中震不屈 服、框架柱中震不屈服、框架整體中震彈性或框架柱中震彈性等不同的性能目標，對提高性 能的框架設計進行計算，得出框架的構件的配筋結果，然后進行大震作用倒塌機理分析。人為事故的連續倒塌，采用豎向的倒塌分析。采用拆除構件方法，模擬結構的初始 破壞，運用靜力非線性有限元倒塌分析計算拆除后的剩余結構倒塌破壞機理分析，判斷結構是否會發生連續倒塌。人為事故框架結構抗連續倒塌的設計方法包括以下步驟1)先進行常規設計，得到框架初始模型；2)采用拆除構件法沿建筑外圍護對結構的長邊中柱、短邊中柱及角柱(墻)均分 別逐一地拆除，作為框架倒塌性能分析的初始模型，運用靜力非線性有限元倒塌分析方法 對初始模型進行分析計算，材料強度取標準值；3)根據計算結果判定框架初始模型是否滿足結構儲備，若冗余因子1，則結構 滿足抗連續倒塌能力；若冗余因子R< 1，則結構會發生連續倒塌，結構需要進行抗倒塌加 強設計；所述冗余因子R為R = Li/Ld，式中Li為對應于結構倒塌狀態的極限承載能倒塌 荷載，Ld為設計恒載標準值；4)對冗余因子R < 1的結構，通過轉變受力途徑法在拆柱的相鄰層或結構頂層設 轉換梁(加強梁)托住或吊住剩余結構的荷載，按單跨鉸接或固接設計加強梁的加強配筋 方案，對于提高性能的框架設計進行計算，得出框架的構件的配筋結果，然后進行倒塌機理 分析計算；5)重復步驟3)，直至框架滿足儲備冗余因子1，結束計算；6)根據步驟5)的計算結構進行框架的構件設計，完成設計。在步驟2)中，所述對初始模型進行分析計算，是運用靜力非線性有限元倒塌分析 計算，包括以下計算步驟(1)收集并建立數據計算參數信息，當考慮地震荷載時，需設定集中質量個數、集 中質量大小、結點號、增量數、組合系數、特征周期和地震影響系數最大值，通過計算得出所 有的計算數據；所述計算參數信息包括總信息；結點信息；桿件信息；截面信息(如矩形、 型鋼矩形、圓形截面、圓形鋼管截面等)；約束信息；荷載信息(用增量法計算，含增量數，還 有組合系數)；(2)如果考慮地震荷載，計算自振周期與地震側向力分布，得出結構的基本周期， 水平地震力及作用的結點號；(3)先確定加載次序，第1次加恒荷載，第2次加活荷載，第3次加地震荷載，第4 次加風荷載；再確定加載分級，對于每次加載可以人為確定加載級數；(4)對于每一級加載，依上一級加載計算循環所得的桿件的塑性鉸分布，按桿件有 限元方法，計算加載所產生的結點位移和桿端內力，同時累加到總的結點位移和桿端內力 中，對于第1次加載時，無塑性鉸，軸力為零；記錄荷載與給定方向位移間的關系曲線，給定 方向位移的剛度/初始剛度小于給定值，通常為初始的剛度的或1%。，停止計算，認為結 構倒塌；(5)根據步驟⑷中的桿端內力，計算塑性鉸，在步驟⑷中的軸力N作用下，桿件 的極限彎矩Mu;如果在步驟⑷中的桿端彎矩M大于極限彎矩Mu，則在該桿端設置一個塑 性鉸，桿端彎矩M在以后的加載中保持不變；根據在步驟(4)中的軸力N和本步驟中所得的 塑性鉸分布，得出考慮剪切變形和P-A效應的單元剛度矩陣，以供下一加載計算所用；(6)重復步驟(4)和(5)，直至加完全部荷載，或達到步驟(4)中結構倒塌的條件；(7)輸出結構是否倒塌，結構的總結點位移和桿端內力，給定方向位移一荷載 (kN)的關系，塑性鉸出現次序；
(8)輸出給定方向的位移一荷載的關系曲線、塑性鉸出現次序圖、結構的彎矩圖、 剪力圖、軸力圖、單元編號和結點編號，計算結束。與現有設計方法比較，本發明的突出優點在于1)可自動生成荷載一位移曲線，給出塑性鉸的生成順序圖。用于地震作用倒塌分 析，可以直觀分析小震、中震、大震全過程框架的屈服機理，便于中震及大震階段的定量分 析，使目前的抗震措施的可靠性得予計算評價；用于偶然荷載倒塌分析，可以驗證抗倒塌措 施的有效性，能分別計算人為事故結構倒塌及水平地震作用的結構倒塌，實現水平及豎向 荷載的多向量倒塌計算分析。另外，可將對初始模型進行分析計算的各步驟事先編制為計 算軟件，通過計算軟件能快速提高設計效率。2)可利用目前常用設計軟件SATEW先進行常規設計，所得到的結果數據可用于進 行框架結構抗倒塌性能分析。這樣便于工程技術人員的掌握應用及推廣，從而使抗倒塌設 計從概念及科研階段向設計應用階段推進。3)本發明設計方法簡便易行，準確性和可靠性較高。
圖1為本發明實施例1及實施例2的初始模型框架簡圖。圖1中長度單位為mm。圖2為本發明實施例1及實施例2的初始模型框架配筋包絡圖，鋼筋面積單位為
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cm 0圖3為本發明實施例1運用步驟2)得出的框架給定方向的位移一荷載的關系曲 線圖。橫坐標為位移(mm)，縱坐標為荷載(KN)。圖3中A點表示分級施加水平地震荷載 至相當于地震影響系數a max = 0. 12即小震階段，框架頂點對應的水平位移值及水平荷載 值。結構呈彈性；B點表示分級施加水平地震荷載至相當于地震影響系數a max = 0. 34 即中震階段，框架頂點對應的水平位移值及水平荷載值，結構呈塑性；C點表示分級施加 水平地震荷載至相當于地震影響系數a max = 0. 36即中震階段，框架頂點對應的水平位移 值及水平荷載值，結構倒塌。圖4為本發明實施例1運用步驟2)得出的框架塑性鉸順序圖。圖4中數值表示 塑性鉸順序號。圖5為本發明實施例1基于表1中抗倒塌設計方案1運用步驟2)得出的框架塑 性鉸順序圖，圖5中數值表示塑性鉸順序號。圖6為本發明實施例1基于表1中抗倒塌設計方案2運用步驟2)得出的框架塑 性鉸順序圖，圖6中數值表示塑性鉸順序號。圖7為本發明實施例1基于表1中抗倒塌設計方案3運用步驟2)得出的框架塑 性鉸順序圖，圖7中數值表示塑性鉸順序號。圖8為本發明實施例2運用步驟2)得出的給定方向的位移一荷載的關系曲線圖。 橫坐標為位移(mm)，縱坐標為荷載(KN)。圖8中A點表示分級施加豎向荷載至30級，相 當于0. 3DL (恒載)時，結構倒塌破壞。圖9為本發明實施例2運用步驟2)得出的框架塑性鉸順序圖。圖9中數值表示 塑性鉸順序號。圖10為本發明實施例2按加強方案所進行的加強梁的計算簡圖。圖10中各圖的長度單位為mm，荷載單位為KN，KN/M，其中a為兩端鉸接加強梁簡圖；b為兩端固接加強梁 簡圖；c為底層加強梁荷載簡圖；d為頂層加強梁荷載簡圖。
具體實施例方式實施例1 (抗地震作用連續倒塌的設計)實施例1為對某學校建筑進行框架設計，該校所在地區的抗震設防烈度為七度， 設計基本地震加速度0. 15g，設計地震分組為第1組，建筑抗震設防類別為乙類，建筑結構 安全等級為二級。下面是具體設計步驟1)進行常規結構計算分析，得到框架簡圖(如圖1所示)及配筋包絡圖(如圖2 所示)。2)運用靜力非線性有限元倒塌分析方法對框架初始模型進行大震倒塌分析，荷載 組合考慮“1. 0恒載+0. 50活載工況+1. 0水平地震”，材料強度取標準值，考慮大震時結構 剛度削弱，周期延長系數取1. 35。計算結果體現如圖3及圖4所示。3)根據步驟2)計算結果結構判定框架初始模型是否滿足“小震不壞、中震可修、 大震不倒”的設防目標。從圖3原結構頂點水平位移-荷載曲線圖可見，原結構在相當于 水平地震影響系數最大值a max = 0. 12小震(加載增量數n = 40)時，結構基本呈彈性； 圖4 “原結構塑性鉸出現順序圖”也體現了，當加載加載增量數n = 65時，在桿件22節點 10出現第一個塑性鉸，結構抗震性能達到“小震不壞”的設防水準。原結構在相當于水平地 震影響系數最大值amaX = 0.34中震(加載增量數n = 88)時，柱端塑性鉸僅占節點總數 1.4%,框架結構呈現理想的梁鉸破壞機制，不存在明顯的結構薄弱層。梁損壞率為40%，柱 損壞率約為11.4%，框架主要受力構件損壞率大于50%，不能實現中震結構抗震性能水準 第4水準的要求，即結構宏觀損壞程度中度損壞，僅需采取安全措施經過修理、適當加固后 可繼續使用的性能要求。因此原結構抗震性能不滿足“中震可修”的設防水準。原結構水 平地震作用逐步加大，當水平地震影響系數最大值達到a max = 0. 36時，結構受力構件塑 性鉸數量有22個增加到33個，當加載增量數=99時，出現底層邊柱柱腳塑性鉸(鉸32及 鉸33)，結構成為不穩定的機構而倒塌。因此原結構抗震性能遠不滿足“大震不倒”的設防 水準。4)對不能滿足設防目標的結構，采用基于性能抗震設計方法選用適宜的結構抗震 性能目標，進行性能設計。為了使框架結構能達到中震可修、大震不倒的設防目標，擬采取 基于性能的中震設計方法進行結構加強，第一種按照中震彈性設計，第二種是按照中震不 屈服設計。分別設計了3種分析方案實現中震性能設計的計算分析。綜合歸納各方案分別 按步驟2)進行三個方案的倒塌計算。表1抗倒塌設計方案 表1中日為相對于小震的放大系數。
5)運用步驟2)進行倒塌分析計算，結果見圖5 7，結果分析見結構性能目標評 價表(表2)。由表2可見，方案1 滿足小震不壞、中震可修，但是不滿足大震不倒；方案2及方 案3 滿足小震不壞、中震可修、大震不倒。6)結束計算。7)取步驟5)滿足“大震不倒”的結果進行框架設計，即完成抗倒塌設計。表 2 實施例2 (抗人為事故連續倒塌的設計)實施例2為對某學校加固設計，所在地區的抗震設防烈度為七度，設計基本地震 加速度0. 15g，設計地震分組為第1組，建筑抗震設防類別為乙類，建筑結構安全等級為二 級。其框架簡圖如圖1。1)進行常規結構計算分析，得到框架簡圖(如圖1所示)及配筋包絡圖(如圖2 所示)。2)拆除邊柱的得到倒塌分析初始模型，運用靜力非線性有限元倒塌分析方法對框 架拆除邊柱倒塌分析初始模型進行分析計算。荷載組合考慮1. 0恒載+0. 5活載，荷載分項系數均取1. 0，活載組合系數取0. 5，材料強度取標準值。得出計算結果圖8所示的結構頂 點水平位移-荷載曲線，及如圖9所示的結構塑性鉸順序圖。3)根據步驟2)倒塌分析計算結果，判定框架拆除邊柱倒塌分析初始模型是否滿 足結構儲備冗余因子R ^ 1的要求，判斷框架的抗倒塌能力。計算結果顯示拆除中柱的剩余結構在豎向荷載分級加載到相當0. 3DL(恒載)時， 結構倒塌破壞，圖9塑性鉸發展規律基本沿頂層往下方向開展直至加載至最后加載增量數 =30時抽柱位置全部倒塌，結構儲備冗余因子R = 0. 30 < 1，結構因不能承受結構自重發 生連續倒塌。4)對R < 1的結構，通過轉變受力途徑法在拆柱的相鄰層或結構頂層設轉換梁 (加強梁)托住或吊住剩余結構的荷載，按單跨鉸接或固接設計加強梁的加強配筋方案。在失效中柱上方的底層(或頂層)框架梁合并為一跨，按鉸接或固接設計加強梁 的加強配筋方案，加強梁的計算簡圖如圖10所示，按兩端鉸接單跨梁計算時，兩端支座斷 面構造配筋取跨中配筋的1/3。加強方案1 在底層設轉換梁(或加強梁)①按兩端鉸接的單跨梁計算其跨中截面配筋；②按兩端固接的單跨梁計算其跨及兩端截面配筋。方案2 在頂層設轉換梁(或加強梁)①按兩端鉸接的單跨梁計算其跨中截面配筋；②按兩端固接的單跨梁計算其跨及兩端截面配筋。方案3 在頂層底層同時設轉換梁(或加強梁)①均按兩端鉸接的單跨梁計算其跨中截面配筋；②均按兩端固接的單跨梁計算其跨及兩端截面配筋；③頂層按兩端鉸接的、底層按兩端固接的單跨梁其跨及兩端截面配筋；④頂層按兩端固接的、底層按兩端鉸接的單跨梁其跨及兩端截面配筋。框架結構倒塌性能評價結果見表3。5)表3計算結果取R ^ 1的合理方案進行框架結構構件設計，完成抗倒塌設計。表權利要求
地震作用框架結構抗連續倒塌的設計方法，其特征在于包括以下步驟1)先進行常規設計，得到框架初始模型；2)運用靜力非線性有限元倒塌分析方法對步驟1)所得的框架初始模型進行框架大震抗倒塌設計分析計算，材料強度取標準值；3)根據步驟2)的計算結果，判定框架初始模型是否滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標；4)對不能滿足設防目標的框架采用基于性能抗震設計方法，選用適宜的結構抗震性能目標進行性能設計；5)重復步驟3)，直至框架滿足“大震不倒”的設防目標；6)結束計算；7)根據步驟5)滿足“大震不倒”的計算結構進行框架的構件設計，完成設計。
2.如權利要求1所述的地震作用框架結構抗連續倒塌的設計方法，，其特征在于在步 驟2)中，所述對初始模型進行大震作用倒塌機理分析計算，是運用靜力非線性有限元倒塌 分析，包括以下計算步驟(1)收集并建立數據計算參數信息，當考慮地震荷載時，需設定集中質量個數、集中質 量大小、結點號、增量數、組合系數、特征周期和地震影響系數最大值，通過計算得出所有的 計算數據；所述計算參數信息包括總信息；結點信息；桿件信息；截面信息；約束信息；荷 載信息；(2)如果考慮地震荷載，計算自振周期與地震側向力分布，得出結構的基本周期，水平 地震力及作用的結點號；(3)先確定加載次序，第1次加恒荷載，第2次加活荷載，第3次加地震荷載，第4次加 風荷載，再確定加載分級，對于每次加載可以人為確定加載級數；(4)對于每一次加載，依上一次加載計算循環所得的桿件的塑性鉸分布，按桿件有限元 方法，計算加載所產生的結點位移和桿端內力，同時累加到總的結點位移和桿端內力中，對 于第1次加載時，無塑性鉸，軸力為零；記錄荷載與給定方向位移間的關系曲線，給定方向 位移的剛度/初始剛度小于給定值，通常為初始的剛度的1 %或1%。，停止計算，認為結構倒 塌；(5)根據步驟(4)中的桿端內力，計算塑性鉸，在步驟(4)中的軸力N作用下，桿件的極 限彎矩Mu ；若在步驟(4)中的桿端彎矩M大于極限彎矩Mu，則在該桿端設置一個塑性鉸，桿 端彎矩M在以后的加載中保持不變；根據在步驟(4)中的軸力N和本步驟中所得的塑性鉸 分布，得出考慮剪切變形和P-△效應的單元剛度矩陣，以供下一加載計算所用；(6)重復步驟(4)和(5)，直至加完全部荷載，或達到步驟(4)中結構倒塌的條件；(7)輸出給定方向的位移-荷載的關系曲線、塑性鉸出現次序圖、結構的彎矩圖、剪力 圖、軸力圖、單元編號和結點編號，計算結束。
3.如權利要求1所述的地震作用框架結構抗連續倒塌的設計方法，，其特征在于在步 驟4)中，所述性能設計，是針對框架具體的薄弱環節考慮框架整體中震不屈服、框架柱中 震不屈服、框架整體中震彈性或框架柱中震彈性不同的性能目標，對提高性能的框架設計 進行計算，得出框架的構件的配筋結果，然后進行大震作用倒塌機理分析。
4.人為事故框架結構抗連續倒塌的設計方法，其特征在于包括以下步驟1)先進行常規設計，得到框架初始模型；2)采用拆除構件法沿建筑外圍護對結構的長邊中柱、短邊中柱及角柱或墻均分別逐一 拆除，作為框架倒塌性能分析的初始模型，運用靜力非線性有限元倒塌分析方法對初始模 型進行分析計算，材料強度取標準值；3)根據計算結果判定框架初始模型是否滿足結構儲備，若冗余因子1，則結構滿足 抗連續倒塌能力；若冗余因子R < 1，則結構會發生連續倒塌，結構需要進行抗倒塌加強設 計；所述冗余因子RSR = Li/Ld，式中Li為對應于結構倒塌狀態的極限承載能倒塌荷載， Ld為設計恒載標準值；4)對冗余因子R< 1的結構，通過轉變受力途徑法在拆柱的相鄰層或結構頂層設轉換 梁或加強梁托住或吊住剩余結構的荷載，按單跨鉸接或固接設計加強梁的加強配筋方案， 對于提高性能的框架設計進行計算，得出框架的構件的配筋結果，然后進行倒塌機理分析 計算；5)重復步驟3)，直至框架滿足儲備冗余因子1，結束計算；6)根據步驟5)的計算結構進行框架的構件設計，完成設計。
5.如權利要求4所述的人為事故框架結構抗連續倒塌的設計方法，其特征在于在步驟 2)中，所述對初始模型進行分析計算，是運用靜力非線性有限元倒塌分析計算，包括以下計 算步驟(1)收集并建立數據計算參數信息，當考慮地震荷載時，需設定集中質量個數、集中質 量大小、結點號、增量數、組合系數、特征周期和地震影響系數最大值，通過計算得出所有的 計算數據；所述計算參數信息包括總信息；結點信息；桿件信息；截面信息；約束信息；荷 載信息；(2)如果考慮地震荷載，計算自振周期與地震側向力分布，得出結構的基本周期，水平 地震力及作用的結點號；(3)先確定加載次序，第1次加恒荷載，第2次加活荷載，第3次加地震荷載，第4次加 風荷載；再確定加載分級，對于每次加載可以人為確定加載級數；(4)對于每一級加載，依上一級加載計算循環所得的桿件的塑性鉸分布，按桿件有限元 方法，計算加載所產生的結點位移和桿端內力，同時累加到總的結點位移和桿端內力中，對 于第1次加載時，無塑性鉸，軸力為零；記錄荷載與給定方向位移間的關系曲線，給定方向 位移的剛度/初始剛度小于給定值，通常為初始的剛度的1 %或1%。，停止計算，認為結構倒 塌；(5)根據步驟(4)中的桿端內力，計算塑性鉸，在步驟(4)中的軸力N作用下，桿件的極 限彎矩Mu ；如果在步驟⑷中的桿端彎矩M大于極限彎矩Mu，則在該桿端設置一個塑性鉸， 桿端彎矩M在以后的加載中保持不變；根據在步驟(4)中的軸力N和本步驟中所得的塑性 鉸分布，得出考慮剪切變形和P-△效應的單元剛度矩陣，以供下一加載計算所用；(6)重復步驟(4)和(5)，直至加完全部荷載，或達到步驟(4)中結構倒塌的條件；(7)輸出結構是否倒塌，結構的總結點位移和桿端內力，給定方向位移一荷載(kN)的 關系，塑性鉸出現次序；(8)輸出給定方向的位移一荷載的關系曲線、塑性鉸出現次序圖、結構的彎矩圖、剪力 圖、軸力圖、單元編號和結點編號，計算結束。
全文摘要
框架結構抗連續倒塌的設計方法，涉及建筑結構設計方法。提供一種簡便易行、可靠性高的框架結構抗連續倒塌的設計方法，包括地震作用抗連續倒塌的設計方法和人為事故抗連續倒塌的設計方法。采用有限單元法，根據框架結構倒塌的特點，考慮材料非線性和大位移情況下幾何非線性的影響，對平面框架進行靜力非線性倒塌的分析計算；進行前述兩類連續倒塌的抗倒塌分析，提出與中國設計規范背景相適宜、具有工程應用可操作性的抗連續倒塌設計方法，包括地震作用抗連續倒塌的設計方法和人為事故抗連續倒塌的設計方法。
文檔編號E04B1/98GK101851962SQ20101018668
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者張南峰, 方德平, 楊瑪莎, 肖偉 申請人:廈門合道工程設計集團有限公司