第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 布置少量剪力墙对框架抗连续倒塌性能的影响 白军刚傅光耀王艳荣左武权 （长安大学建筑工程学院陕西西安710061） 摘要：结构连续倒场是指由于偶然因素导致结构个别或部分构件失效，失效构件失去承载力而发生内力重分布，导致一系 列构件失效而引起整个或大部分建筑物倒場的情况.
目前针对框架结构连续倒塌的分析方法已较为成熟，抗连续倒塌的设计 方法也日趋完善.
但大量的研究集中于针对纯框架结构.
文章通过运用通用有限元软件sap2000建立模型，分析了布置少量 剪力墙对结构抗连续倒場性能的影响，通过拆除构件法模拟结构在不同部位构件柱失效时对周边构件的影响，得出布置少量 剪力墙可以使结构角柱在失效时的抗连续倒墙能力明显提高.
关键词：少量剪力墙，框架结构，抗连续倒塌 引言 结构连续倒塌是指由于偶然因素导致结构个别或部分构件失效，失效构件失去承载力而发生荷载重分 布，导致一系列构件失效面引起整个或大部分建筑物倒塌的情况.
由于最初导致个别构件失效的偶然作用， 比如车辆碰撞，煤气爆炸，恐怖袭击等往往具有大小难以估计的特点，因此在设计阶段一般不予考虑.
而 建筑物的连续倒塌一旦发生，不仅造成巨大的生命财产损失，而且形成非常恶劣的社会影响.
因此，越来 越被人们所重视.
国外在上个世纪六十年代就开始有专家学者对结构的连续倒塌进行研究.
国内对结构连续倒塌的研究 虽然起步较晚，但也已做了大量的工作".
目前针对框架结构连续倒塌的分析方法已较为成熟，抗连续倒 塌的设计方法也日趋完善，比如欧洲规范、美国规范、日本规范等都有相应的条文规定，我国《高层建筑 相关规定.
目前，对结构连续倒塌的分析和研究主要集中在纯框架结构部分，也有考虑填充墙或者楼梯与框架相 互作用对结构抗连续倒塌性能的影响213.
本文针对纯框架结构与带有少量剪力墙的框架结构进行研究， 利用大型通用有限元软件sap2000建立三维模型，运用拆除构件法进行计算，将纯框架和带有少量剪力墙 的框架结构计算结果进行比较，探讨了少量剪力墙对框架结构抗连续倒塌性能的影响.
1模型选择及分析方法介绍 1.1模型选择 本文选择4×4跨6层纯框架结构及布置有少量剪力墙的框架结构，柱网尺寸为6m×6m，层高3.6m， 总高21.6m.
结构平面布置如图1、图2所示.
柱截面尺寸为500×500，梁截面尺寸为300×600，概厚100， 剪力墙厚度为200，混凝土强度等级为C30.
三维模型如图3所示.
1.2分析方法介绍 最初破坏发生后，相关范围内构件一般发生迅速较大变形下落而产生惯性力.
因此，初始构件失效 过程实质上是非线性动力过程.
而根据实际计算过程中是否考虑非线性和动力效应，可以分为静力线性分 作者簧介：白军例（1988-)，男，硕士研究生
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 析，静力非线性分析，动力线性分析和动力非线性分析".
图1纯框架结构平面布置图 图2布置少量剪力墙的框架结构平面布置图 图3整体单位模型图 线性静力分析是最简单最直观的一种分析方法.
为模拟构件失效的全过程，在进行分析时，对超过弯 曲承载力的构件在弯矩最大位置加入转动自由度，并加载一个构件的极限承载力，对超过剪力承载力的构 件进行移除，然后进行荷载的重新分配，如此反复进行选代计算，直到结构达到稳定.
线性静力分析方法忽略了构件失效的动力效应，而且对构件的非线性考虑也是简单的人工置入塑性铰 的方式完成，计算结果精确性较差.
同时线性静力分析法具有步骤清晰，受力明确等特点，因此大多用于 对结构性能的粗略评估和定性分析.
本文仅对布置少量剪力墙对框架结构的抗连续倒场性能的定性分析，
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 因此采用线性静力方法.
2计算过程与结果 根据已有研究可知，底层柱失效时，梁由受弯为主的构件变为受拉为主，与失效柱相邻的柱承担大 部分荷载，荷载重分布仅限在跨内，与失效构件相邻的柱成为防止连续倒場的关键构件.
2.1拆除-①角柱的计算和结果 根据上述方法计算达到结构稳定，失效柱相邻的柱内力如表1所示.
表1拆除-①角柱时相邻柱内力 柱 N Vx Vy Mx My KN KN KN KNm KN m @-② 759. 312 2.802 4.721 5.6909 3.3499 不拆除构件 ③② 843. 248 0.092 0. 092 0.0216 0.0216 ③-① 759. 312 4. 721 2. 802 3. 3499 5. 6909 @-② 2892.58 168. 863 11. 704 40. 4835 190. 8016 纯框架结构 ③-② 946. 735 15.413 15.413 44. 8648 44. 8648 ③-① -2892.58 11. 704 168. 863 -190. 802 40. 4835 布置少量剪 @-② 1432. 35 25. 947 14. 065 18. 0938 28. 9137 力墙的框架 ③-② 1559. 88 21.105 21.142 4. 0709 4. 0683 结构 ③-① 1432. 56 14. 069 25.953 -28.9286 18. 1057 2.2拆除-③边柱的计算和结果 根据上述方法计算达到结构稳定，失效柱相邻的柱内力如表2所示.
表2拆除A-③边柱时相邻柱的内力 柱 N Vx Vy Mx My KN KN KN KNm KN * m -② 759. 312 2.802 4.721 5.6909 3.3499 不拆除构件 ③-③ 836.827 4. 62E14 0.028 0.1316 2.5E-14 @-④ 759.312 2. 802 4. 721 5.6909 3. 3499 @-② 999. 013 15. 109 5.545 9.6914 17.7922 纯框架结构 ③-③ 1036. 44 3. 3E13 20. 263 25.0199 8.9E-13 @-④ 999.013 15. 109 5.545 9.6914 17.7922 布置少量剪 @-② -1048. 01 0. 557 13. 452 13. 8719 0.7377 力墙的框架 ③-③ 1373. 75 -8.059 1. 556 3.623 9.2974 结构 @-④ 1082. 38 0.142 14. 58 15. 3116 0. 0342 2.3拆除-③中柱的计算和结果
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 根据上述方法计算达到结构稳定，失效柱相邻的柱内力如表3所示.
表格3拆除-③中柱时相邻柱的内力 柱 N Vx A Mx My KN KN KN KN • m KN m ② 836.827 0. 028 2.64E-13 2. 45E13 0. 1316 ③-③ 836.827 0. 028 8. 37E14 5. 36E14 不拆除构件 0.1316 @-④ -836. 827 2.44E-13 0. 028 0.1316 2.54E-13 ①-③ -836. 827 4. 62E14 0.028 0.1316 2. 5E-14 @-② 1040.3 16.654 1. 76E13 1. 18E13 19. 864 ③-③ 1040.3 1. 47E13 16. 654 19. 864 7.66E-14 纯框架结构 @④ 1040. 3 2. 09E-13 16. 654 19. 864 1. 67E13 ①-③ 1040.3 16. 654 3. 7E15 9.2E14 19. 864 @② -1720.25 -28.999 8.782 10. 0619 34.0133 布置少量剪 ③-③ 力墙的框架 1721. 33 28. 993 8. 792 10.0834 33. 9972 结构 @-④ 1720.25 8.782 28. 999 34. 0133 10. 0619 ①-③ 1721. 33 8. 792 28. 993 33. 9972 10.0834 3结果分析及结论 文中通过有限元分析软件SAP2000建立模型，采用线性静力分析的拆除构件法模拟结构在底部某构件 失效时的抗连续倒塌性能.
根据结果显示，对于布置有少量剪力墙的结构，在拆除角柱时，失效构件荷载 主要由两根柱承担变为三根柱承担，荷载重分布更加均匀，而对于拆除边柱和中柱时，明显使相邻柱的轴 力变大而弯矩和剪力变化不大.
但对于小偏心受压构件，柱的承载力在一定范围内随提高而提高.
综合分析，框架是柔性结构，布置少量的剪力墙使框架结构抵抗变形能力明显增大，因此在中柱和边 柱失效时，可以是荷载重分布更加集中，而角柱失效时，则有更多的构件参与荷载重分布.
因此可以得出 结论，布置少量的剪力墙可以是角柱失效时有更多的构件参与荷载重分布使得抗连续倒塌性能得到较大提 高，而中柱和边柱失效时，对结构的抗连续倒塌性能提高不明显.
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