钢筋混凝土框架结构抗震与抗连续倒塌的比较

从钢筋混凝土结构受力机制和倒塌破坏准则两方面,对抗震与抗连续倒塌的区别进行了分析与比较,结果表明：抗倒塌不同于抗震,结构抗震设计的有益作用并不能取代抗倒塌设计。     

局部爆炸作用下混凝土框架结构抗连续倒塌设计

采用替代路径法对按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构进行局部爆炸作用下抗连续倒塌设计验算和再设计.竖向构件移除位置、荷载组合、构件失效准则以及结构破坏范围限值均参考美国<结构抗连续倒塌设计>(UFC4-023-03)中的规定,改进了其中的构件塑性铰模型,采用条分法得到了纯弯和压弯构件塑性铰的荷载-变形全过程,以合理描述构件受力性能.研究发现,常规设计难以保证结构在局部爆炸作用下不发生连续倒塌.随后进行了参数研究,以认识重要参数对结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明,减少柱距后结构抗连续倒塌性能提高明显,而提高结构抗震设防烈度的方法效果不明显,增加结构层数则会削弱结构的抗连续倒塌能力.在此基础上给出了三个抗连续倒塌设计方案并进行了经济性比较.比较表明,同时提高结构的冗余度和构件的承载力具有较好的经济性.     

爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析方法比较

运用显式动力有限元分析软件LS-DYNA建立了一个四层两跨钢筋混凝土框架结构的有限元模型,并对其施加爆炸荷载,在爆炸荷载仅引起结构关键柱失效的情况下,研究了不同比例距离爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动力响应及倒塌过程;同时采用美国国防部2009年出台的建筑物抗连续倒塌设计规范UFC 4-023-03中推荐使用的替代传力路径法对相同的四层钢筋混凝土框架结构进行了非线性动力连续倒塌分析。通过比较研究上述数值分析结果,揭示了UFC 4-023-03规范推荐使用的替代传力路径分析方法的不足,进而对考虑爆炸荷载作用的结构抗连续倒塌分析设计方法的改进提出了设想。研究结果表明:通过引入爆炸荷载放大系数来考虑爆炸荷载作用的影响具有更广的适用范围。     

RC框架结构连续倒塌影响因素与破坏机制的研究现状

鉴于近年来国内外连续倒塌事件时有发生,并带来大量的人员伤亡和巨大的经济损失,针对当前影响结构倒塌性能的主要因素及其倒塌破坏机制研究进展进行了综述。结果表明:楼板对结构抗连续倒塌的作用不可忽略;柱失效位置和柱距对结构抗连续倒塌性能具有重要影响;与不考虑节点影响时相比,考虑节点影响时结构的抗连续倒塌承载力降低;填充墙和抗震设计对结构抗连续倒塌能力有益;框架梁上先后作用梁机制（压拱机制）和悬链线机制,板上先后作用压膜机制和拉膜机制,但不同构件作用机制之间的耦合作用和度量指标等研究不足;今后的研究中要加强试验测试工作和倒塌影响的定量化研究,并体现到设计方法中,同时要加强偶然荷载的碰撞冲击对结构倒塌性能的影响研究。     

基础隔震结构抗连续倒塌设计方法研究

在极端偶然荷载作用下,极有可能发生因局部构件失效而引起的整体结构破坏甚至倒塌,具有特殊构造形式的隔震结构则需要专门设计来应对此类风险。应用SeismoStruct软件建立基础隔震结构有限元模型,通过改变上部结构抗震构造,隔震层梁、板尺寸,以及隔震支座型号等关键参数,对比分析了相应剩余结构的抗连续倒塌性能,探讨了隔震结构关键参数对抗倒塌性能的影响以及隔震结构抗连续倒塌设计方法。结果表明:水平向减震系数可降低一度分档,同时又有抗连续倒塌设计需求的隔震结构,建议上部结构抗震构造措施保持不降低处理;改变隔震层梁、板的尺寸均能一定程度影响剩余结构响应,但隔震层梁尺寸变化所产生的影响更为显著;橡胶隔震支座型号的变化对隔震结构抗连续倒塌的影响极为有限。     

考虑悬索作用钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

在爆炸及冲击荷载作用下,没有经过抗倒塌设计的高层建筑可能会产生不成比例的倒塌破坏。通过变化配筋率、钢筋等级、加载速度等方式完成5个约束梁试验,研究钢筋混凝土柱失效情况下,梁柱子结构在考虑悬索作用效应时的抗倒塌性能。试件两端预埋钢管并通过钢轴与钢箱上的支座连接,电液伺服作动器在预定时间内采用位移控制连续加载,在大约400mm位移时试件由于钢筋的断裂发生倒塌破坏,此时试件的承载能力大约是塑性阶段的2倍而位移将近20倍。基于试验结果和现象,对试件的受力过程、力的转换机制以及悬索作用机理进行分析与探讨,并对梁柱子结构抗倒塌设计提出悬索作用的简化计算方法。     

结构抗连续倒塌设计方法评述

首先对目前国外规范中的概念设计法、拉结法、替代荷载路径法和局部抗力设计法等结构抗连续倒塌设计方法进行了比较分析.然后从抗震设计、改进替代荷载路径法、结构鲁棒性以及能量守恒原理等角度,对目前抗倒塌设计方法的研究进展进行了评述,阐明其研究原理、研究现状、成果及优缺点.分析结果表明,敏感性分析方法用于结构抗倒塌设计具有相对优势,但应解决荷载效应组合、构件的重要性顺序以及关键构件和敏感构件的计算方法和分级判断标准等关键问题.     

第二届建筑结构抗倒塌学术交流会(第二号通知)

2012年11月3日-4日中国上海主办单位:中国工程院土木、水利与建筑工程学部中国建筑学会抗震防灾分会承办单位:同济大学土木工程学院建筑工程系会议主题:房屋建筑及其它结构抗倒塌研究现状分析;偶然外部作用下结构倒塌过程数值模拟;偶然外部作用下结构抗倒塌性能试验研究;房屋建筑及其它结构抗倒塌设计方法;基于倒塌分析的区域防灾规划;工程案例分析。     

基于CMR分析空间结构抗震倒塌设计研究

结构的抗震倒塌设计是否合理在极大程度上影响了结构在极端灾害下的抗倒塌能力,但目前尚缺少较为明晰的抗震倒塌设计方法.本文以网壳结构为例,提出了一种基于CMR分析的空间结构抗震倒塌设计方法.方法以目前国际上普遍采用的新一代结构抗震倒塌能力评价指标CMR为基础,在对CMR取值与结构倒塌概率关系进行综合分析的基础上,将其思想应用到空间网壳结构的抗震倒塌设计中.为更好地评价整个空间结构体系的抗震倒塌设计的安全水平,通过单层网壳结构验证了本文方法的实用性和可行性.     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构破坏倒塌分析研究进展

钢筋混凝土结构较之于其他结构形式具有质量大、抗爆性能好的特点,因此成为世界各国工程抗爆设计的首选,也是工程结构抗爆与防爆研究领域的主要研究对象。近些年来,国内外学者对爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动态响应、破坏与连续倒塌进行了广泛的研究,内容包括各类钢筋混凝土结构构件在爆炸荷载作用下的动态响应特征与损伤破坏机理、钢筋混凝土结构构件承受爆炸荷载后的损伤程度评估以及钢筋混凝土结构连续倒塌分析等。综述近些年来国内外爆炸荷载下钢筋混凝土结构动态响应与连续倒塌分析研究的最新进展,并结合作者在该领域的研究工作和成果,给出该领域的研究方向和未来的发展趋势。     

大开地铁车站地震破坏模拟与机理分析

1995年日本阪神地震中塌毁的大开地铁车站震害事例引起了人们对地下结构抗震问题前所未有的关注和重视。针对这一震害事例,国内外已开展了大量的理论、数值和试验研究工作,对震害机理和破坏模式等进行了深入、系统的解析,但迄今并未形成一种系统性的共识。基于大开地铁车站三维非线性数值分析模型,采用时域显式整体分析方法,从围岩土体对浅埋地下结构的两种地震作用效应、组成结构构件不同的受力功能,以及关键构件的力学性能与体系受力分配改变导致的侧墙、中柱变形能力不协调等方面,系统阐述了大开地铁车站的地震破坏机理和失效模式,并提出了抗震关键支撑柱概念。     

恐怖爆炸下建筑物连续性倒塌研究进展

爆炸袭击是当前恐怖活动中最经常也是危害最大的一种方式,是造成建筑物连续性倒塌的最主要原因。近年来,随着恐怖活动的日益猖獗,建筑物连续性倒塌越来越受到工程界的关注,并已成为一个研究热点。回顾了建筑物连续性倒塌研究的历史,明确了建筑物连续性倒塌的定义、原因及其分析目的与流程。归纳分析了目前连续倒塌分析的几种方法:备用荷载路径法、局部抵抗特殊荷载法、构造设计法以及连续性倒塌仿真,详细阐述了备用荷载路径法。提出了对今后研究方向和难点的思考。     

关键柱失效后组合框架抗倒塌试验研究及理论分析

通过一榀四跨单层钢-混凝土组合框架试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。试验结果表明：中柱失效后,组合框架的连续倒塌过程分为6个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、过渡阶段及悬链线阶段,结构主要通过塑性铰机制和悬链线机制进行内力重分配;组合梁可以保证悬链线作用的形成,其特有的压拱效应可在一定程度上提高结构关键柱失效初期的承载能力;根据现行规范设计的组合框架在关键柱失效后仍具有较高的承载力,具有一定的抗倒塌能力。同时采用ABAQUS建立了试验试件的有限元分析模型,有限元分析结果和试验结果进行对比,验证了有限元分析结果的正确性。针对组合框架中的压拱效应进行分析,并结合试验现象提出一种新的“桁架弹簧”压拱模型,推导了竖向位移-荷载相关计算式及竖向位移-水平位移相关计算式,计算式计算结果与试验结果吻合良好。     

Study of the mechanics of progressive collapse of FPB isolated beam-pier substructures

The horizontal stiffness of the isolated layer is reduced substantially by a friction pendulum bearing (FPB) toprotectthe structure from potential damages caused by earthquakes. However, horizontal stiffness is essential to progressive collapse resistance of structures. This paper presents a simplified model to assess the progressive collapse response of beam-pier substructure isolated by FPB. Progressive collapse resistance by flexural action of the beam and additional resistance owing to the horizontal restraining force was achieved. The influences of the equivalent radius and friction coefficient of the FPB, the applied axial force on the FPB, and span-depth ratio of the beam on the additional resistance were investigated. Simulations were conducted to verify the proposed model. The results show that progressive collapse resistance provided by horizontal restraining can be reduced as large as 46% and 88% during compressive arching action (CAA) and catenary action (CA), respectively. The equivalent radius of the FPB shows limited effect on the progressive collapse response of FPB isolated structures, but friction coefficient and applied axial force, as well as depth ratio of the beam, show significant influences on the additional progressive collapse resistance capacity. Finite element method (FEM) results are in good agreement with the result obtained by the proposed method.     

基于荷载等效的多层结构抗震与抗爆平衡设计方法

按照荷载作用等效的原则,借助于抗震设计的方法,提出了一种等效的抗震与抗爆统一设计方法。该方法可对现有按抗震设计结构的抗爆性能进行评估,也可用于指导新建工程的抗爆设计。     

钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能试验研究

对一单层2×2跨的钢筋混凝土板柱结构进行连续倒塌模拟试验研究,模型缩尺比为1∶2.34。通过静载试验来模拟板柱结构下层中柱失效。在板面预加2倍标准荷载的重力荷载,采用静力方式卸除中柱考察板柱结构抗倒塌性能。随后对中柱施加向下的集中力直至破坏,模拟板柱结构在均布荷载和上柱传力下的倒塌过程。研究结果表明：楼面荷载主要通过板的挠曲和薄膜作用传递。平板历经弹性阶段、压力薄膜阶段和拉力薄膜阶段。基于常规设计,通过完善构造措施等,可以保证中间区格钢筋混凝土板柱结构在经历中柱破坏后仍具有足够的抗连续倒塌能力。     

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想和方法

地震灾害的频发,看到了建筑结构抗地震倒塌能力提升的重要性。文章从建筑结构抗地震倒塌能力的设计视角出发,探析了提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想,希望给予现代建筑结构设计一些意见。     

浅谈底框—抗震墙结构设计

从抗震墙的布置原则、数量要求、布置方式、高宽比四方面入手,探讨了底框—抗震墙结构中抗震墙的设计,阐述了底框—抗震墙结构刚度比的要求,并提出了几种抗震构造措施,以期实现＂小震不坏,中震可修,大震不倒＂的抗震设防目标。     

多层框架结构在其地下室内部爆炸冲击下的连续倒塌机理研究

为了研究框架结构在地下室内部爆炸时的连续倒塌特性,运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA建立了一个含有1层地下室、4层地上结构的钢筋混凝土框架结构分离式模型;考虑钢筋和混凝土共节点的连接方式,采用三阶段模拟法将不同炸药作用位置时结构的连续倒塌模式进行对比,分析梁、板、柱等主要受力构件的具体破坏方式;阐释结构在地下室内部爆炸后的不同倒塌破坏模式。结果表明:地下室内部爆炸发生后地上一层破坏严重,在地下结构柱附近爆炸使得结构节点处破坏严重,从而导致结构的连续倒塌。     

高层建筑钢结构抗震设计对钢材性能的要求

通过对我国现行抗震设计方法的简要概述,得出为了实现规范要求的钢框架梁铰倒塌机制,需要使用抗震性能好的钢材。特别对钢材屈强比的重要性作了重点阐述。为了在框架梁柱中能使用高强度、高屈强比的钢材,提出了必须发展新的抗震结构——控制震害结构(DCS)的必要性。