增量动力分析在单层网壳倒塌评估中的应用

增量动力分析已经成为结构抗震性能评估的重要方法之一,但其在空间结构中的应用还处于空白.本文利用增量动力分析方法对某单层网壳进行了抗震性能评估.以地震峰值加速度和最大位移为地震动参数和工程需求参数对该网壳进行了增量动力分析.根据分析结果,计算了该网壳在任意峰值加速度下的倒塌概率,结合地震动危险性曲线,得到了该网壳的年度平均倒塌概率.计算结果表明,该单层网壳具有较高的抗倒塌性能;增量动力分析可以应用于单层网壳的地震倒塌评估.     

基于IDA的网壳结构动力失稳分析

地震作用下网壳结构的倒塌本质上属于动力失稳问题,如何确定网壳结构倒塌的极限状态点,是网壳结构倒塌分析中一个非常重要的问题。采用近年来发展起来的一种用于评价结构抗震性能的动力参数分析方法,即增量动力分析(IDA)方法,作为分析结构整体倒塌能力的新方法,为网壳结构的动力失稳分析和倒塌分析提供了一个新的分析途径,并据此可以找到网壳结构倒塌的极限状态点。最后,指出该方法的优点和有待改进之处。     

基于纤维模型的单层球面网壳抗震倒塌反应分析

通过纤维模型对悬臂杆荷载-位移(P-δ)效应进行模拟,并与采用其他有限单元的模拟结果对比,验证时程纤维模型在模拟单层网壳结构杆件二阶效应变形以及塑性发展路径两方面的精确性。基于纤维模型和动力增量时程分析法,以倒塌边缘比(CMR)作为抗地震倒塌评估指标分析了单层球面网壳结构的初始几何缺陷、屋面荷载、结构矢跨比、结构跨度对抗地震倒塌能力的影响。     

基于一致倒塌风险的建筑抗震评价方法研究

建筑结构的抗震能力、尤其是抗倒塌能力设计目标应根据其所在场地未来一定设计使用年限内可能遭遇的地震危险性来设定。首先介绍了基于动力增量分析（IDA）的结构倒塌易损性分析方法,随后结合地震危险性分析,分别给出了结构抗倒塌能力和结构所面临地震危险性的概率模型,进而根据结构在未来一定设计使用年限内的倒塌概率,对建筑结构的抗地震倒塌风险进行定量评价,并给出了相应的计算方法。以一座7度抗震设防的RC框架结构为例,计算了该RC框架结构在3个同为7度抗震设防而地震危险性不同地区的地震倒塌风险,指出仅以抗震设防烈度作为建筑结构抗震设计的依据所存在的不足,建议应基于一致倒塌风险进行结构抗震设计,并提出了相关结构抗震设计方法需开展的研究工作。     

基于IDA分析的结构抗地震倒塌能力研究

结构体系的合理性对提高结构在极端灾害下的抗倒塌能力具有非常关键的作用,但目前尚缺少对结构体系合理性和抗倒塌能力的定量化评价方法。本文以结构抗地震倒塌为例,首先对结构的安全储备进行了讨论,指出结构的安全储备包括构件层次的安全储备和整体结构体系安全储备,并对影响结构体系安全储备的因素进行了分析。而后,为了更好地评价整体结构体系的抗地震倒塌安全水平,介绍了近年来国际上趋向采用的基于增量动力分析(IDA)的倒塌储备系数(CMR),并以框架结构为例介绍了用倒塌储备系数衡量整体结构抗倒塌能力的具体方法。     

网壳结构抗震设计方法探讨

网壳等大跨空间结构动力性能与传统多、高层结构相比更为复杂且有明显不同,目前各国均缺乏相应的抗震设计规范。因此,对于网壳结构的抗震性能进行系统研究,提出合理、有效的抗震设计方法是十分必要的。本文依据基于性能抗震设计思想,归纳近年来网壳结构抗震性能的大量研究成果,提出新的网壳结构抗震设计方法,为我国网壳结构抗震规范的制定提出依据。     

考虑余震影响的RC框架结构抗震设计方法

历史地震表明强余震会进一步增大结构的破坏程度甚至使其倒塌，但是我国乃至世界上的所有抗震设计规范均只考虑主震作用而没有直接考虑余震影响。为提出能有效考虑余震影响的抗震设计方法，文章基于主余震设计谱和主震设计谱共设计了12个钢筋混凝土(RC)框架结构。选取50条实际主余震地震动对所有结构进行增量动力分析进而得到结构倒塌易损性，对比分析了主余震、主震影响区域结构的倒塌储备系数CMR，发现仅采用设计谱进行弹性设计会使得主余震影响区域结构的CMR会小于主震影响区域结构。为实现主余震、主震影响区域结构的倒塌储备等效，首先给出了以基本周期T1为变量的Sa, 50% collapse预测公式，然后推导了结构倒塌储备等效方程，并结合设计谱进行数值求解，最后给出了倒塌储备等效条件下以主震影响区域结构基本周期T1,M为变量的主余震影响区域结构基本周期T1,A预测公式，综合使用该预测公式和主余震设计谱可以实现主余震、主震影响区域结构的倒塌储备等效。     

磁流变阻尼器在单层网壳结构抗倒塌设计中的应用

单层网壳冗余度低,个别杆件失效容易引起结构整体倒塌破坏,对结构施加半主动控制可提高结构抗倒塌能力。首先在ABAQUS中开发了磁流变阻尼器单元,对所开发的单元进行不同电压下力学特性测试,结果表明所开发的单元能够模拟磁流变阻尼器力学特性,可用于结构振动控制中。随后应用磁流变阻尼器单元对不同地震作用下单层网壳进行抗倒塌设计分析,结果表明,在单层网壳结构中增加磁流变阻尼器可减小地震作用下结构杆件应力和位移,提高结构抗倒塌能力。     

建筑结构平面形状对结构抗倒塌能力的影响

按照现行我国规范的要求,设计了平面形状分别为矩形和L形的2组钢筋混凝土框架结构,变化的主要参数分别为矩形平面的长宽比、L形平面的外凸长度与相应投影方向总尺寸的比值。采用OpenSees建立了各组结构的三维有限元计算模型,参考FEMA P695提供的方法对结构进行增量动力分析,得出了各个结构的最大层间位移角-与第一自振周期谱加速度值关系曲线,进而计算了罕遇地震时的抗倒塌储备系数CMR和倒塌概率,研究了上述各设计变化参数对结构抗倒塌能力的影响规律,并对比L形平面结构设置抗震缝与不设置抗震缝抗倒塌储备系数的变化情况。结果表明:矩形平面结构随着平面长宽比的增加,结构的抗倒塌能力逐渐降低;随着L形平面凸出长度与相应投影方向总尺寸比值的增加,结构的抗倒塌能力先增加、后减小,但总体变化不显著;对于平面形状为L形的结构,不设抗震缝的平面不规则结构与设置抗震缝的平面规则结构相比,结构的抗倒塌能力变化不显著,因此,从抗倒塌能力的角度看,对于L形平面建议不需要设置抗震缝。     

外廊式单跨框架结构加柱改造后基于IDA分析的抗震性能研究

研发单跨悬挑外廊改为双跨的加固方法,以静力弹塑性分析所优选的截面柱,在外廊式单跨框架结构挑梁处增加柱子,基于增量动力分析(IDA)方法对原结构和加柱结构从损伤和倒塌储备系数(CMR)两方面进行抗震分析,结果表明在遭遇相同地震动作用后,加柱结构的损伤程度及抗倒塌能力均优于原结构.     

柱轴压比对我国RC框架结构抗地震倒塌能力的影响

首先用纤维模型和美国ATC-63委员会推荐的IDA方法,对按照我国现行抗震规范设计的24个钢筋混凝土框架结构(7度设防,跨度、层高、层数不同)的抗地震倒塌能力进行了分析,发现框架柱轴压比是影响框架结构抗地震倒塌能力的最主要因素,轴压比和结构的倒塌储备系数CMR具有一定的线性负相关关系,现行规范轴压比限值偏高是导致框架结构抗地震倒塌能力不足的主要原因。通过改变框架柱截面尺寸调整轴压比后的进一步分析表明,控制轴压比可有效改善框架结构的抗地震倒塌能力。     

三维地震动输入对IDA倒塌易损性分析的影响

地震作用下建筑结构抗倒塌能力是性能化抗震设计的核心目标,基于IDA的倒塌易损性分析能够定量评价结构的抗地震倒塌安全性.本文通过一个8层RC框架结构和一个20层RC框架-核心筒结构的算例,指出仅考虑地震动单一水平分量的IDA分析会高估结构抗地震倒塌安全性;而三维地震动输入下结构可能出现更多的倒塌模式,可更全面地体现整体结...     

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。     

建筑结构抗倒塌分析方法

建筑结构的倒塌可分为两种模式:建筑物侧向增量倒塌与竖向连续倒塌。本文论述了建筑物结构失效模式的如何辨识以及侧向倒塌能力点确定准则的相关研究进展。介绍了现有的连续倒塌研究方法,尤其是基于备用荷载路径的竖向非线性动力分析方法。为建筑结构整体抗震可靠度研究以及结构抗震性能评定与设计提供参考。     

中大震下大跨度双层柱面网壳的倒塌机理

以7个不同长度、厚度及支承方式的100m跨度双层柱面网壳模型为对象,分析地震作用下结构薄弱区域各类杆件的受力特点、失效原因及整体结构的倒塌机理.通过弹性反应谱法分析发现,双层柱面网壳距支座约1/4跨度处的杆件在非抗震设计工况及抗震设计工况下的最不利内力存在较大差异,且小震验算并不能使这些杆件的截面得以调整,这是该处形成薄弱区域的原因.薄弱区域各类杆件的地震内力与地震动分量及振型密切相关,其中弦杆(或腹杆)的内力由X(或Y)向地震动分量及首阶X(或Y)向水平振型提供绝对贡献.对结构进行7度大震和8度中、大震下的弹塑性时程分析发现,各模型塑性发展直至倒塌的特征总体相同,均为薄弱区域部分腹杆先形成沿网壳纵向的受压屈曲带,而后因内力重分布进一步在网壳中形成新的屈曲带,最终致使该类柱面网壳在跨度方向形成机构而倒塌.建议可以利用对薄弱区域的弦杆、腹杆内力起主要贡献的地震动分量和振型对结构进行针对性加强,以实现此类结构"大震不倒"的设防目标.     

单跨RC框架结构的抗震倒塌能力分析

学校建筑中的连廊经常使用单跨框架结构,而关于单跨框架结构的抗震倒塌能力定量评价较少。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)设计了17个连廊框架模型,分别进行基于动力增量分析方法的倒塌易损性分析,用倒塌概率和安全储备系数定量评价各模型的抗震倒塌能力。结果显示,相比同层数的双跨框架结构,本例单跨框架结构的抗震倒塌能力冗余度高;1层乙类单跨框架结构,通过提高一度采取抗震措施或提高一度计算地震作用均能提高结构的抗震倒塌能力,使结构倒塌概率在可接受的范围,且提高一度计算地震作用比提高一度采取抗震措施更能提高结构的抗震倒塌能力;提高框架梁的抗震性能对提高结构抗震倒塌能力作用很小,而提高框架柱的抗震性能能较大地提高结构抗震倒塌能力;用安全储备系数归一条件下的造价来评价,提高框架柱抗震性能比提高一度采取抗震措施更经济。     

多点输入下大跨网壳结构的弹塑性分析

通过对地震动力弹塑性分析原理及方法的介绍,说明对大跨空间结构时程分析时考虑多点输入的必要性。以单层大跨网壳结构为例,利用El-centro地震波研究该结构在8度罕遇地震作用下的变形能力和破坏特征,评价其抗震性能,并提出其在多点输入下弹塑性分析时抗震性能的相关措施及建议,以供网壳工程设计时参考。     

加强建筑结构抗地震倒塌能力的设计思考与措施

房屋建筑不仅是人们日常生活的重要基础,也是保护人类的一道重要防线。建筑工程结构的抗地震倒塌能力是评价建筑结构质量高低的一个重要指标。近年来,频繁发生的地震灾害,致使加强建筑结构的抗震倒塌能力成为建筑工程建设的一个重要课题。本文对加强建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与措施进行了深入的分析与探讨。     

火灾下双层柱面网壳结构连续倒塌分析

采用全过程动态拆除构件法进行火灾下某双层柱面网壳结构的连续倒塌分析,准确地模拟了火灾下网壳结构的连续倒塌行为及连续倒塌过程中构件拆除引起的结构动力响应.火灾下双层柱面网壳结构的关键构件为横向下弦杆及与之相连的受压腹杆,这些构件的失效沿纵、横两个方向的扩展将引起网壳的连续倒塌.连续倒塌过程中网壳结构动力响应的大小与失效构...     

突变理论在单层网壳屈曲分析中的应用

将突变理论应用于大跨空间结构,推导了单层网壳结构的总势能方程、平衡曲面方程和分叉集方程,证明了单层网壳结构的突变模型符合尖点突变模型,并且通过计算拟合出结果各曲线和数据,验证了理论推导的正确性,并且为研究连续倒塌得出了一些有意义的数据。