清华大学博士学位论文

题目：RC框架结构抗连续倒塌设计方法研究

姓名：李易
指导教师：陆新征
2011年6月

摘要：抗连续倒塌设计是保证建筑结构在意外荷载作用下整体牢固性的有效手段。本文系统研究了钢筋混凝土（RC）框架结构的抗连续倒塌设计方法。主要研究工作和成果如下：
(1) RC框架结构的抗连续倒塌性能分析与评价。采用非线性动力拆除构件法和非线性静力Pushdown法，研究了按我国规范设计的典型RC框架结构的抗连续倒塌受力机制和抗力分布规律，为进一步研究抗连续倒塌设计方法提供了依据。提出了倒塌概率和抗倒塌承载力储备两个结构抗连续倒塌性能的评价指标，并用这两个指标对典型RC框架结构进行了评价，计算结果表明这两个评价指标能够分别从整体结构抗倒塌能力和局部结构薄弱程度两个方面综合评价结构的抗连续倒塌性能。
(2) 基于能量平衡原理的RC框架结构连续倒塌抗力需求分析方法。建立了RC框架结构连续倒塌抗力需求分析的理论框架，在该理论框架内基于能量平衡原理推导出简洁的RC框架结构非线性动力构件抗力需求和线性（非线性）静力构件抗力需求间的关系，并通过数值算例验证了理论推导得到的抗力需求关系的正确性，从而为工程化的抗连续倒塌设计提供理论依据和计算方法。
(3) RC框架结构抗连续倒塌的工程设计方法。根据本文提出的基于能量平衡原理的抗力需求关系，改进了现有线性静力拆除构件法中基于经验的抗力需求计算方法；研究了现有拉结强度法计算模型的缺陷，提出考虑荷载作用形式、支座刚度影响、空间拉结作用和非线性动力效应的改进拉结强度设计法。通过算例验证了两种改进设计方法的可靠性。
(4) RC框架结构火灾连续倒塌数值分析模型。基于热-力耦合材料本构关系理论及纤维梁和分层壳有限单元理论，建立了考虑火灾作用的RC框架结构连续倒塌数值分析模型，并通过一系列试验结果验证了模型的准确性和高效性。
(5) RC框架结构火灾连续倒塌分析与设计建议。基于本文建立的火灾连续倒塌数值分析模型，研究了整体现浇楼板、混凝土高温剥落对RC框架结构连续倒塌性能的影响，并模拟分析了一栋真实结构的火灾倒塌事故。基于这些分析结果，为火灾下RC框架结构连续倒塌分析与设计方法提出建议。

关键词：RC框架结构；连续倒塌；能量平衡原理；设计方法；火灾连续倒塌