黃慎江，陳 宇

（合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

連續(xù)性倒塌指結(jié)構(gòu)因突發(fā)事件或嚴(yán)重超載而造成的局部破壞失效，繼而引發(fā)與失效破壞構(gòu)件相連構(gòu)件的連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致相對(duì)于初始局部破壞范圍更大的倒塌破壞[1]。1968 年RonanPoint 公寓倒塌、1995 年美國(guó)Alfred P. Murrah 聯(lián)邦大樓倒塌以及2001 年世貿(mào)大廈倒塌等事件發(fā)生后，人們意識(shí)到防止結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的重要性，各國(guó)學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌進(jìn)行了深入研究，越來(lái)越多的國(guó)家相繼制定了關(guān)于抗連續(xù)性倒塌的規(guī)范。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者針對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌進(jìn)行了大量深入的研究。寧顯東[2]對(duì)鋼筋混凝土框架模型進(jìn)行了7 種不同工況的ABAQUS 仿真模擬分析，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)均具有較高的抗連續(xù)倒塌極限承載力并在懸鏈線階段更加顯著，同時(shí)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的極限承載力在各階段也優(yōu)于普通混凝土結(jié)構(gòu)。宋滿榮等[3]對(duì)3 層2 跨預(yù)壓裝配式框架進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了6 種不同情況下柱失效后的抗連續(xù)倒塌能力，得出結(jié)論：1）除頂層邊柱外，剩余結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力很強(qiáng)；2）預(yù)應(yīng)力筋能夠顯著提高框架抗連續(xù)倒塌能力。Steven[4]進(jìn)行了12 層混凝土框架結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析其失效柱相連構(gòu)件處的位移與內(nèi)力，發(fā)現(xiàn)樓板對(duì)提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能有很大貢獻(xiàn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，出現(xiàn)越來(lái)越多造型獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者的倒塌研究主要集中在規(guī)則結(jié)構(gòu)。同時(shí)，目前的抗連續(xù)倒塌研究主要集中在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，很少涉及預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)。因此，本文在已有研究成果上，基于構(gòu)件拆除法，通過(guò)設(shè)置不同工況，研究拆除各個(gè)位置承重柱后該框架剩余結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，為預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供參考。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息

由于預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)尚處在理論研究階段，故本節(jié)采用的混凝土框架基于劉元[5]、劉辰譜[6]在2018 年的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM，按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行配筋，設(shè)計(jì)了1/2 縮尺3 層L 形平面不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)。模型取3 層，試驗(yàn)框架預(yù)制梁、柱均采用C40 混凝土，采用的預(yù)應(yīng)力筋為1 束7Φj15 低松弛鋼絞線，非預(yù)應(yīng)力筋則采用HRB400級(jí)鋼筋。結(jié)構(gòu)的尺寸與配筋如圖1.1、1.2 所示。

圖1.1 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖

2 有限元模型的建立與驗(yàn)證

2.1 有限元模型的建立

2.1.1 建模方式與單元模型

如圖2.1 所示，本文采用分離式建模，混凝土和鋼筋采用Embedded 進(jìn)行耦合，混凝土采用C3D8R 單元，鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋采用T3D2 單元，該單元可以反映結(jié)構(gòu)變形以及混凝土受力狀態(tài)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用廣泛[7]。

圖1.2 框架尺寸及配筋圖

圖2.1 ABAQUS 有限元分離式模型

2.1.2 材料的本構(gòu)模型

（1）非預(yù)應(yīng)力鋼筋的本構(gòu)模型

在仿真模擬的過(guò)程中，根據(jù)規(guī)范[8]中鋼筋單調(diào)加載應(yīng)力-應(yīng)變曲線，選擇無(wú)屈服點(diǎn)理想彈塑性雙折線模型，該模型未考慮到鋼筋斷裂的情況，符合預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)普通鋼筋情況。一般情況下預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)在發(fā)生連續(xù)倒塌時(shí)，由于普通鋼筋處于未貫通狀態(tài)，其不會(huì)發(fā)生斷裂。該模型在反應(yīng)普通鋼筋屈服以及強(qiáng)化階段具有良好的適用性，其本構(gòu)模型如圖2.2 所示。

圖2.2 鋼筋本構(gòu)模型

（2）預(yù)應(yīng)力鋼絞線本構(gòu)模型

本文預(yù)應(yīng)力鋼絞線本構(gòu)模型采用雙斜線模型，該模型將預(yù)應(yīng)力鋼筋的受力分為兩個(gè)階段：第一個(gè)為屈服前階段，認(rèn)為其為快速增長(zhǎng)的直線；第二個(gè)為屈服后階段，認(rèn)為其為緩慢增長(zhǎng)的直線。其本構(gòu)模型如圖2.3 所示。

圖2.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線本構(gòu)模型

（3）混凝土本構(gòu)模型

塑性損傷模型假定混凝土的破壞形式是拉裂和壓碎。引入損傷指標(biāo)來(lái)模擬混凝土卸載剛度隨損傷增大而降低的特性。該模型將混凝土設(shè)定為各項(xiàng)同性，可模擬結(jié)構(gòu)任意荷載下的受力，其考慮了受拉與受壓作用下塑性應(yīng)變引起的剛度退化和循環(huán)作用下的剛度變化，收斂性較高。針對(duì)本文研究的內(nèi)容，選擇混凝土塑性損傷模型。其損傷模型中的參數(shù)根據(jù)規(guī)范[8]采用單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其具體如圖2.4 所示。

圖2.4 混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

本文在建模過(guò)程中材料的泊松比、偏心率與軸心抗壓強(qiáng)度等參數(shù)采用劉辰譜[6]等的研究數(shù)據(jù)，如表2.1 所示。

表2.1 混凝土損傷模型參數(shù)

2.2 有限元模型的驗(yàn)證

選取劉元[5]等的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，其實(shí)驗(yàn)研究了中柱失效后預(yù)壓裝配式PC 框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力，本模擬結(jié)果與其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，失效柱豎向位移與荷載曲線如圖2.5 所示。由于本文考慮了樓板作用，數(shù)據(jù)表明：結(jié)構(gòu)的倒塌抗力在彈性階段提高了25%，在梁階段提高了47.5%，在懸鏈線階段提高了93.5%。這符合魯金龍[9]的結(jié)論。由圖2.5 所示，有限元模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合性較高，有限元計(jì)算參數(shù)合理，可用于后續(xù)仿真研究。

圖2.5 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

3 平面不規(guī)則預(yù)壓裝配式PC 框架拆除構(gòu)件法分析

目前對(duì)抗連續(xù)性倒塌的研究主要集中于現(xiàn)澆混凝土規(guī)則結(jié)構(gòu)。預(yù)壓裝配式結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)較好地解決了混凝土抗拉強(qiáng)度低下、現(xiàn)場(chǎng)施工繁瑣、成本高昂的問(wèn)題，同時(shí)具有良好的抗震性能?；诖耍疚耐ㄟ^(guò)建立平面不規(guī)則預(yù)壓裝配式PC 框架結(jié)構(gòu)有限元模型來(lái)研究其抗連續(xù)倒塌性能。根據(jù)規(guī)定[10]，由于L 形平面不規(guī)則，本文重點(diǎn)研究了不同層轉(zhuǎn)角柱拆除后結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，同時(shí)也分析了底層內(nèi)柱、長(zhǎng)邊中柱、角柱分別拆除后的情況。

3.1 構(gòu)件拆除位置

模型中需要拆除的柱有：一至三層的轉(zhuǎn)角柱KZ8、底層角柱KZ5、內(nèi)柱KZ9 和長(zhǎng)邊中柱KZ3，具體位置如圖3.1 所示。

圖3.1 構(gòu)件拆除位置圖

3.2 轉(zhuǎn)角柱拆除后抗連續(xù)性倒塌能力分析

3.2.1 拆除底層轉(zhuǎn)角柱KZ8

通過(guò)非線性靜力Pushdown 方法分析計(jì)算，底層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.2 所示。

圖3.2 底層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線

如圖3.2 所示：開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段，并主要由混凝土抵抗變形，此時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移近似一次線性增長(zhǎng)；當(dāng)荷載增至32.9 kN 左右時(shí)，出現(xiàn)第一次轉(zhuǎn)折，監(jiān)測(cè)點(diǎn)柱端產(chǎn)生塑性鉸，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段（梁機(jī)制），此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋延緩了梁端塑性鉸的形成，同時(shí)在失效柱處增強(qiáng)了壓拱作用，對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌有一定的提升；當(dāng)荷載增至215.23 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)破壞階段步入塑性鉸發(fā)展階段，此時(shí)，受壓區(qū)混凝土開(kāi)始被壓壞而剝落。在此階段，預(yù)應(yīng)力筋所提供的預(yù)應(yīng)力作為承載力發(fā)揮著維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，因此在混凝土不斷剝落破壞的情況下并未導(dǎo)致荷載—位移曲線出現(xiàn)下降段。由圖可知，當(dāng)位移達(dá)到195 mm 時(shí)，承載力達(dá)到最大值227 kN；接著，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段（懸鏈線機(jī)制）。該位置與轉(zhuǎn)角柱相連的一、二、三層的框架梁KL6、KL7、KL13、KL16 遠(yuǎn)端混凝土受壓開(kāi)裂破壞，并完全形成塑性鉸，混凝土喪失承載能力，荷載出現(xiàn)陡降。這時(shí)，由貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋不斷拉伸產(chǎn)生的逐步提高的軸拉力來(lái)抵抗外荷載，由圖可知，荷載有少許的回升。之后，第三層框架梁KL6、KL7、KL13、KL16 近端混凝土受壓開(kāi)裂破壞，也完全形成塑性鉸，混凝土喪失承載能力，荷載繼續(xù)出現(xiàn)陡降，與此同時(shí)，貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋繼續(xù)抵抗外荷載，同樣，圖中荷載有一部分回升。接著，由于第二層與第一層框架梁KL6、KL7、KL13、KL16 近端相繼完全形成塑性鉸，并且預(yù)應(yīng)力筋在此期間一直發(fā)揮著懸鏈線機(jī)制，由圖所示，荷載又出現(xiàn)兩次陡降與一部分回升，當(dāng)位移達(dá)到435 mm 時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷裂，結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。

3.2.2 拆除中間層轉(zhuǎn)角柱KZ8

中間層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.3所示。

圖3.3 中間層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線

如圖3.3 所示，開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)同樣處于彈性階段；當(dāng)荷載增至30.5 kN 左右時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段，此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)揮了與底層轉(zhuǎn)角柱拆除時(shí)的同等作用，結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力出現(xiàn)一定提升，但荷載位移曲線非線性變化逐漸明顯；當(dāng)荷載增至225.67 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性鉸發(fā)展階段。同底層轉(zhuǎn)角柱，由于預(yù)應(yīng)力筋對(duì)承載力的貢獻(xiàn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在位移達(dá)到200 mm 時(shí)達(dá)到抗力峰值237.9 kN；接著，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段。該位置與轉(zhuǎn)角柱相連的二、三層的框架梁KL6、KL7、KL13、KL16 遠(yuǎn)端混凝土受壓區(qū)裂縫貫通，并完全形成塑性鉸，喪失承載能力，荷載陡降。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋發(fā)揮的懸鏈線機(jī)制作用使陡降的荷載出現(xiàn)少許回升。之后，該位置與轉(zhuǎn)角柱相連的第三層與第二層框架梁近端也相繼形成塑性鉸，同樣，在預(yù)應(yīng)力筋持續(xù)作用下，荷載出現(xiàn)兩次陡降與小幅回升，當(dāng)位移達(dá)到446 mm 時(shí)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。

3.2.3 拆除頂層轉(zhuǎn)角柱KZ8

頂層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.4所示。

圖3.4 頂層KZ8 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線

如圖3.4 所示，前期階段同底層與中間層拆除時(shí)類似，開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段；當(dāng)荷載增至32 kN 左右時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段，此時(shí)，荷載位移曲線非線性變化逐漸明顯；接著，結(jié)構(gòu)破壞階段步入塑性鉸發(fā)展階段，即67～194 mm 區(qū)域，此時(shí)，受壓區(qū)混凝土因壓壞剝落。在此階段，預(yù)應(yīng)力筋所提供的預(yù)應(yīng)力作為承載力發(fā)揮著維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，因此在混凝土不斷剝落破壞的情況下，并未導(dǎo)致荷載-位移曲線出現(xiàn)下降段；當(dāng)荷載增至269.5 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段。該位置與轉(zhuǎn)角柱相連的第三層框架梁KL6、KL7、KL13 和KL16 兩端混凝土受壓區(qū)裂縫開(kāi)始蔓延，塑性鉸仍具有部分抗彎承載能力，但貢獻(xiàn)已經(jīng)很小。這時(shí)，主要由貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋不斷拉伸產(chǎn)生的逐步提高的軸拉力來(lái)抵抗外荷載。由圖可知，此時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)荷載近似一次線性緩慢增長(zhǎng)直至滿載，結(jié)構(gòu)并未發(fā)生連續(xù)性倒塌。

綜上所述：（1）預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌中起到了提高結(jié)構(gòu)抗力、延緩結(jié)構(gòu)倒塌的重要作用。（2）頂層轉(zhuǎn)角柱破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)不發(fā)生連續(xù)性倒塌；而底層和中間層轉(zhuǎn)角柱破壞時(shí)，都將發(fā)生連續(xù)性倒塌。（3）結(jié)構(gòu)破壞位置越低、破壞時(shí)間越早，產(chǎn)生的后果越嚴(yán)重。

3.2.4 與現(xiàn)澆RC 框架結(jié)構(gòu)比較

陳銳[11]通過(guò)有限元模擬，細(xì)致分析了同樣為L(zhǎng) 形但為現(xiàn)澆RC 框架的結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)角柱拆除時(shí)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力。其分析的結(jié)構(gòu)為4 層，考慮本文3 層情況，僅取其首層與頂層做比較，中間層則取第二與第三層的平均值。荷載方面，根據(jù)其設(shè)置的荷載信息及相應(yīng)的荷載組合可知，其所設(shè)置的轉(zhuǎn)角柱滿載載荷為177 kN，本文滿載載荷為300 kN。現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)與預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)各層轉(zhuǎn)角柱上節(jié)點(diǎn)豎向位移如圖3.5、圖3.6 所示。

圖3.5 現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角柱上節(jié)點(diǎn)豎向位移圖

圖3.6 預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角柱上節(jié)點(diǎn)豎向位移圖

由圖3.5、圖3.6 對(duì)比可知：（1）預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)各層轉(zhuǎn)角柱拆除后的承載能力相較于現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)均有很大提高。（2）在梁階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌有一定的提升，各對(duì)應(yīng)層載荷預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)比現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)提高了37.5%左右。（3）進(jìn)入懸鏈線階段，預(yù)壓裝配式PC 由貫通整個(gè)梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋中的軸拉力抵抗外荷載；現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)由貫通的縱向受力鋼筋中產(chǎn)生的軸拉力抵抗外荷載。附加預(yù)應(yīng)力的存在，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋具有更強(qiáng)的抵抗外荷載的能力，分析可得各對(duì)應(yīng)層載荷預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)比現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)提高了63.3%左右。（4）預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)達(dá)到最大抗力時(shí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移高于現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)，較大位移的預(yù)警作用與破壞時(shí)間的延長(zhǎng)有利于保護(hù)公眾安全。

綜上所述，預(yù)應(yīng)力鋼筋在抗連續(xù)倒塌過(guò)程中起到了非常重要的作用，預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力較現(xiàn)澆RC 結(jié)構(gòu)有較大提高，并在懸鏈線階段提高效果更好。同時(shí)，達(dá)到荷載峰值的更大變形也能起到預(yù)警作用。

3.3 底層各個(gè)位置的柱拆除后抗連續(xù)性倒塌能力分析

3.3.1 拆除底層角柱KZ5

通過(guò)非線性靜力Pushdown 方法分析計(jì)算，底層KZ5 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.7 所示。

圖3.7 底層KZ5 上節(jié)點(diǎn)荷載—位移曲線

如圖3.7所示，開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段。當(dāng)荷載增至30.3 kN 左右時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段，此時(shí)，荷載位移曲線非線性變化逐漸明顯；接著，結(jié)構(gòu)破壞階段步入塑性鉸發(fā)展階段，即61.17～234 mm 區(qū)域，此時(shí)，受壓區(qū)混凝土壓壞剝落。在此階段，預(yù)應(yīng)力筋所提供的預(yù)應(yīng)力作為承載力發(fā)揮著維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，因此在混凝土不斷剝落破壞的情況下，并未導(dǎo)致荷載-位移曲線出現(xiàn)下降段；當(dāng)荷載增至217.15 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段。該位置與角柱相連的第一、二、三層框架梁KL4、KL15 近端受拉區(qū)混凝土的裂縫開(kāi)始貫通，出現(xiàn)塑性鉸并喪失抗彎能力，而框架梁遠(yuǎn)端受拉區(qū)裂縫發(fā)展及受壓區(qū)破壞程度相對(duì)較小，其塑性鉸仍具有部分抗彎承載能力，但此貢獻(xiàn)已經(jīng)很小。這時(shí)，依然由預(yù)應(yīng)力筋抵抗外荷載。由圖可知，此時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)荷載近似一次線性緩慢增長(zhǎng)直至滿載，結(jié)構(gòu)并未發(fā)生連續(xù)性倒塌。

3.3.2 拆除底層內(nèi)柱KZ9

通過(guò)非線性靜力Pushdown 方法分析計(jì)算，底層KZ9 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.8 所示。

圖3.8 底層KZ9 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線

如圖3.8 所示：開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段。當(dāng)荷載增至35.8 kN 左右時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段，此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌有一定提升，但荷載位移曲線非線性變化逐漸明顯；當(dāng)荷載增至60.44 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性鉸發(fā)展階段，同樣由于預(yù)應(yīng)力筋在此階段貢獻(xiàn)了較多的承載力，荷載-位移曲線未出現(xiàn)下降段，并在位移達(dá)到197 mm 時(shí)達(dá)到抗力峰值65.7 kN；接著，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段。該位置與內(nèi)柱相連的一、二、三層的框架梁KL7、KL8、KL14、KL17 遠(yuǎn)端混凝土受壓開(kāi)裂破壞，并完全形成塑性鉸，混凝土喪失承載能力，荷載陡降。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋發(fā)揮的懸鏈線機(jī)制使得陡降的荷載少許回升。之后，該位置與內(nèi)柱相連的第三層、第二層與第一層框架梁近端相繼形成塑性鉸，在貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋懸鏈線作用下，如圖所示，荷載又出現(xiàn)三次陡降與部分回升；當(dāng)位移達(dá)到427 mm 時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷裂，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。

3.3.3 拆除底層長(zhǎng)邊中柱KZ3

通過(guò)非線性靜力Pushdown 方法分析計(jì)算，底層KZ3 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線如圖3.9 所示。

如圖3.9 所示：開(kāi)始加載時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性階段。當(dāng)荷載增至50.4 kN 左右時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性階段，此時(shí)，荷載位移曲線非線性變化逐漸明顯；接著，68.79～214 mm 為塑性鉸發(fā)展階段，由于預(yù)應(yīng)力筋的貢獻(xiàn)，因而并未導(dǎo)致荷載-位移曲線出現(xiàn)下降段；當(dāng)荷載增至235.63 kN 時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段。該位置與長(zhǎng)邊中柱相連的第一、二、三層框架梁KL2、KL3、KL13 近端受拉區(qū)混凝土的裂縫貫通，出現(xiàn)塑性鉸并喪失其抗彎能力，而框架梁遠(yuǎn)端受拉區(qū)裂縫發(fā)展及受壓區(qū)破壞程度相對(duì)較小，其塑性鉸仍具有部分抗彎承載能力，但此貢獻(xiàn)已經(jīng)很小。這時(shí)，主要由貫通的預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)抵抗外荷載。由圖可知，此時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)荷載近似一次線性緩慢增長(zhǎng)直至滿載，結(jié)構(gòu)并未發(fā)生連續(xù)性倒塌。

圖3.9 底層KZ3 上節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線

綜上所述：（1）拆除底層角柱與底層長(zhǎng)邊中柱時(shí)，結(jié)構(gòu)承載力可達(dá)到設(shè)計(jì)峰值而不發(fā)生連續(xù)倒塌。但是，拆除底層內(nèi)柱或底層轉(zhuǎn)角柱時(shí)，結(jié)構(gòu)承載力在小幅增長(zhǎng)后即達(dá)到抗力峰值，隨后發(fā)生倒塌。該情況對(duì)于底層內(nèi)柱更加顯著。（2）同轉(zhuǎn)角柱類似，預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌中起到了提高結(jié)構(gòu)抗力、延緩結(jié)構(gòu)倒塌的重要作用。（3）由圖3.10所示，平面不規(guī)則預(yù)壓裝配式PC 結(jié)構(gòu)底層內(nèi)柱的結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能最差。（4）長(zhǎng)邊中柱與角柱破壞后均不發(fā)生連續(xù)性倒塌，長(zhǎng)邊中柱破壞后的結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能要優(yōu)于角柱。

圖3.10 結(jié)構(gòu)底層各位置柱上節(jié)點(diǎn)豎向位移圖

4 結(jié)論

（1）與現(xiàn)澆RC 框架結(jié)構(gòu)相比，由于預(yù)應(yīng)力筋作用，預(yù)壓裝配式PC 框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能更優(yōu)。

（2）預(yù)應(yīng)力筋的配置在梁機(jī)制階段與懸鏈線階段均可提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，在懸鏈線階段效果更好。

（3）平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角柱的結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能介于內(nèi)柱與長(zhǎng)邊中柱之間，其破壞位置越低、破壞時(shí)間越早，破壞范圍越大；內(nèi)柱破壞時(shí)，整體結(jié)構(gòu)最易發(fā)生連續(xù)性倒塌，其破壞時(shí)間與范圍均高于轉(zhuǎn)角柱。

（4）利用非線性靜力Pushdown 方法，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不同位置失效柱的抗連續(xù)倒塌分析，得出其在柱失效后剩余結(jié)構(gòu)柱的抗連續(xù)倒塌承載力大小為長(zhǎng)邊中柱失效＞角柱失效＞轉(zhuǎn)角柱失效＞內(nèi)柱失效。