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浅析建筑结构抗压性能

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摘要:建筑结构的稳固性和抗压性是保证一栋建筑是否安全、长久使用的保障。在一些灾害,例如地震、火灾和爆炸的作用下,建筑结构的稳定性受到局部破坏而造成整体性崩塌的现象时有发生。由于现实中有大量案例存在,许多研究者关于建筑结构的负荷性能的研究一直在进行,目的是为了增加建筑的负荷性能。尤其是建筑结构中局部支撑物,如板柱结构和钢框架结构的实验和研究等,本文基于此开展抗压性能研究。

关键词:负荷性能;悬链线机制;压膜效应;压拱效应

1混凝土结构的抗压负荷性能研究

1.1混凝土框架结构的作用

建筑中的混凝土框架结构通常在各大建筑体、宫殿、办公大楼、住宅小区等建筑中应用,这是人类进行生活、工作或者展览的地方,涉及到人们的安全,因此需要研究建筑结构的负荷性能,确保建筑物安全。在研究建筑结构中的底层中柱的作用时,实验使用塑性极限状态设计法,将底层中柱设置于无作用力的状态下,实验结果表明,框架在压力下保持稳固性的负荷能力是实际悬链线效应下的框架负重承载能力的70%。因此可以推出悬链线效应的存在,对于建筑结构在负荷承载力的作用更明显。在关于建筑结构的角柱之间的节点研究中发现,节点中存在空腹桁架效应,这种效应能够在建筑结构出现破坏性机制时,将破坏力进行一定的作用和分配,能够有效地减轻破坏机制对建筑结构的破坏。

1.2对板和柱

2种结构的作用相关研究分析

一般而言,组成混凝土板柱的结构成分是楼盖板和梁柱,柱的作用是承载重力和压力,它是整个建筑结构中主要压力的承担者,具有负荷和稳固结构的作用。而楼盖板的作用不仅是扩大人类活动的空间,也能在柱失去承担压力的效用时,将压力分配到剩余建筑结构中。

2钢结构的抗压性能和保持建筑结构稳固的实验研究

2.1钢结构的承载受力机制的分析

建筑结构中的钢结构是指将钢板等钢材通过专业的焊接、螺栓或铆钉等方式进行连接而形成结构,这种结构对于加强建筑结构的抗压性能有很大的作用价值。在目前阶段,关于钢结构在建筑结构中的抗压性能和维持建筑结构的稳定性方面的研究增多,而研究的方法属于利用物理的基本研究规律——能量守恒分析法。钢结构与混凝土结构相比,钢结构性能对于建筑物的抗压性和稳固性的影响因素更加广泛,这是因为钢结构的设计方式更多,例如由于钢材的链接方式和钢材的造型差异,钢材的作用不完全相同,所以客观因素对建筑结构的抗压性能的影响各不相同。钢框架结构在破坏性压力作用下,不同的受力变化形式决定其稳固性作用。例如在钢结构的中柱失去作用效力的情况下,钢结构的内部受力分配主要靠塑性铰机制和悬链线机制等进行,而悬链线机制的形成与否主要看是否存在组合梁。由于组合梁内部会存在特定的压拱效应,所以当建筑建构中关键性的受力柱失去作用力时,其可以在一定的时限内实现压力的承载。这与混凝土的作用形式类似,都是依靠拉膜效应和悬链线机制的共同作用而产生的保护性影响。

2.2钢结构在爆炸下的受力分析

钢结构在建筑结构处于爆炸性破坏时,由于受到相应的压力而产生形变。实验表明,钢结构具有很好的防爆性能。钢结构在发生爆炸时,由于结构内部各种效应的影响,其不会出现太大的变形情况,直接承受爆炸的受力点除外。实验目测的结果是,钢结构的横跨距离越广,建筑结构出现倒塌和破坏的现象越少,但是钢结构在竖直层面的层数越多,钢框架就越有可能发生整个框架体的破坏。钢结构在定向爆破中的实验结果表明,由于钢结构内部存在悬链线机制会对建筑结构的稳固性产生一定的破坏作用,所以悬链线之间的拉力会在一定程度上将建筑结构的局部产生翘曲现象而导致结构的整体出现不稳定现象。研究结果还表明,爆炸对钢框架的作用会随着距离的变化而变化,离爆炸点越远的钢框架就越能保持稳固性。

3结束语

通过建筑结构中各种结构的抗压性能分析,可以得到以下几种结论:在建筑结构遭遇到破坏性机制时,建筑结构(例如混凝土结构)部分承载的结构组成成分内部会存在压拱效应、悬链线效应、拉膜效应等等,这些效应的存在能够维持建筑结构的稳定性。

参考文献:

[1]吴波,王明君,赵新宇.混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究[J].工程力学,2013(1):277-287.

[2]李凤武,肖岩,赵禹斌,等.钢筋混凝土框架边柱突然失效模拟试验与分析研究[J].土木工程学报,2014,47(4):9-18.

[3]王德斌,李宏男,张杰.构件失效后钢筋混凝土框架结构倒塌响应特性分析[J].应用力学学报,2014,31(1):116-121.

作者:霍艳华 单位:江西建设职业技术学院

浅析建筑结构抗压性能责任编辑:张雨    阅读:人次