钢筋混凝土楼板受柱损失情况的大型试验研究
Michalis Hadjioannou1; Sean Donahue2; Eric B. Williamson，PE，M.ASCE3; 和Michael D.Engelhardt，PE，M.ASCE4
摘要：正如恐怖分子对俄克拉荷马城的默拉大楼和美国驻肯尼亚内罗毕大使馆建筑的恐怖袭击所表明的那样，一些建筑可能很容易倒塌。以往的计算研究表明，在渐进式崩溃事件中，地板系统在重新分配负载方面起着关键作用，但只有少数实验研究支持这些结果。目前研究的目的是对钢-混凝土组合楼板在柱损情况下的行为进行实验表征。在一个钢框架建筑的隔离部分进行了两次大规模的试验，直到完全倒塌。这两个标本是根据在美国的建筑物中发现的常用做法设计和详细的。在设计中没有特别的规定来减轻累进的倒塌。第一个标本是一个室内2 -times;2-bay部分,第二个标本是一个外部2 -times;1-bay部分。这两个标本都是在一个中心列损失情况下进行测试的。当楼板在服务负载条件下均匀加载时，柱被静态地移走。由于这两种标本都能在脱柱阶段存活下来，因此，在完全崩解之前，板坯会被均匀地加载。 来自测试程序的观察表明在柱损失之后复合地板系统具有显着的容量的潜力。 DOI：10.1061 /（ASCE）ST.1943-541X.0001929。 copy;2017美国土木工程师学会。
作者关键词：渐进式崩溃; 不成比例的崩溃; 鲁棒性; 复合地板; 实验研究; 钢架; 移除柱子; 金属和复合结构。
介绍
近年来，针对建筑物的恐怖袭击造成了大量平民伤亡和严重损害。值得注意的事件包括1995年发生在俄克拉何马城的阿尔弗雷德·p·默拉大楼爆炸案，1998年在肯尼亚内罗毕的美国大使馆爆炸案，以及2001年袭击纽约世贸中心的事件。这些事件引发了人们对结构弹性的担忧。早在1968年的罗南点坍塌事件(Griffiths et al. 1968)之后，人们就开始关注对意外事件的结构安全问题，这是由一次意外的瓦斯爆炸引起的。一些建筑物倒塌已经证明了引发局部破坏的触发事件的各种方式会扩散，导致整个结构的部分或全部崩溃(Starossek 2007)。在在俄克拉荷马城(Oklahoma City)的Alfred P. Murrah联邦大厦(Alfred P. Murrah Federal Building)中，一辆装满炸药的卡车发生爆炸，造成一些外部柱子严重受损，随后发生了倒塌事故。破坏蔓延，造成大约一半的建筑倒塌。为了尽量减少现有结构的倒塌潜力，并设计出结构完整的新结构，目前正在努力开发有系统的方法来评估遭受局部破坏的结构的弹性。一种常用的分析方法是备选的加载路径(ALP)方法。ALP方法被认为是威胁-独立的，通过评估结构的响应，在一些假设初始局部损伤后，确保损害不会传播并导致渐进崩溃。局部损伤通常是由一个列的删除引起的，在这个列中，这个列失败的原因没有被直接考虑(因此被称为威胁独立的方法)。美国综合服务管理局(2013)和美国国防部(DoD)的渐进崩溃指南(DoD 2013)包括了ALP分析方法。在最新版本的DoD指导方针中，地板系统被认为是主要的结构组件，能够承载水平连接力，支持在失去一列后开发替代的负载路径。因此，理解大变形下的楼板的行为，被认为是缓和渐进塌陷的关键。Alashker et al.(2011)也通过计算分析表明，在对结构的渐进坍塌评估进行分析时，包括楼板的重要性。在结构框架内，板坯作为连续构件，它们在局部损伤到承重单元后的响应可能会消除或允许损伤的扩散导致渐进式塌陷。Weigand和Berman(2013)的结论是，钢梁与柱之间的单板剪切连接在某一列的损失后，在LRFD的设计抗剪强度约为15-25%，推测整个复合地板系统的阻力对防止坍塌有很大的贡献。
1德克萨斯州奥斯汀Trautwein路14144号保护工程顾问公司高级副工程师兼结构分析师电子邮件：hadjioannou.m@gmail.com
2土木，建筑和环境系助理研究员
工程，大学 德克萨斯州奥斯汀，1大学站C1748，奥斯汀，德克萨斯州78712.电子邮件：sdonahue@mail.utexas.edu
3大学土木，建筑与环境工程系教授 德克萨斯州奥斯汀，1大学站C1748，奥斯汀，德克萨斯州78712（通讯作者）。 电子邮件：ewilliamson@mail.utexas.edu
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