基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数

历次震害表明,建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理提高建筑物的抗倒塌能力是目前迫切需要解决的问题,也是对结构进行抗地震倒塌设计的基础。采用抗倒塌储备系数(CMR)方法,对钢框架的整体抗倒塌能力进行分析,通过结构的抗倒塌储备系数来衡量结构的抗倒塌能力。通过提高结构的延性和超强来提高结构的抗倒塌能力,考虑了梁对柱的约束程度、柱轴压比对结构抗倒塌能力的影响。     

Levy型劲性支撑穹顶结构连续倒塌分析

劲性支撑穹顶结构在遭受意外冲击时,可能发生连续倒塌,造成财产损失,甚至人员伤亡,因此分析其连续倒塌性能十分必要。依据Levy型劲性支撑穹顶结构的特点,给出了杆件阀值系数及其计算公式,提出了连续倒塌判别准则及倒塌类型。提出了基于响应差值的损伤系数,给出了杆件重要性系数。依据杆件重要性系数对Levy型劲性支撑穹顶结构的杆件重要性进行计算并排序。基于连续倒塌判别准则和杆件重要性分析结果,提出了连续倒塌分析方法和流程,分析了结构的连续倒塌性能,讨论矢跨比、初始预应力对连续倒塌性能的影响。给出了劲性支撑穹顶结构抗连续倒塌的方法。研究表明：Levy型劲性支撑穹顶结构的连续倒塌类型分为无倒塌、局部倒塌和整体倒塌。结构外环杆重要性系数最大,其次是内环杆。外环杆、内环杆和节点发生破坏,结构将发生连续倒塌,其它杆件破坏结构不会发生倒塌。矢跨比越小、初始预应力越大,杆件的重要性越小。可加强节点和环向杆件根数提高结构的抗连续倒塌能力。     

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析

为研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的侧向倒塌易损性,采用多地震动增量动力分析方法,用FEMA准则和结构有限元计算失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,分析得到一栋5层3跨钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性曲线.结果表明:FEMA准则对结构侧向倒塌定义偏于保守.在大震作用下,结构倒塌风险较小.     

钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌破坏的研究现状与对策分析

总结了罕遇地震作用下结构倒塌破坏的研究现状,重点分析了建筑物倒塌破坏的系统性和不确定性,对比了不同的倒塌破坏准则和倒塌破坏分析方法,给出了建筑物倒塌的临界状态定义。研究结果表明：现有的倒塌破坏准则无法准确定义结构的倒塌破坏;时程分析法更为精确,且较少地引入了地震动随机性影响,更适于结构倒塌研究;建议的倒塌破坏区间能够更好地反映倒塌破坏特性;塑性变形集中是框架倒塌的主要原因,应重视柱端塑性铰发育导致的结构整体性能退化;相关研究成果可为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供理论基础。     

机械铰的量化准则及其在倒塌分析中的应用

为了评估建筑结构的抗倒塌能力,在机械铰理论的基础上,提出了机械铰的量化准则,进行了框架节点的数值模拟,并与节点的试验结果进行对比和验证,最后建立了基于机械铰的结构倒塌判定准则,并对某二层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。研究结果表明,相比于塑性铰的倒塌判定准则,基于机械铰的倒塌判定准则更接近于结构的真实倒塌极限,可以更真实地模拟结构的抗倒塌能力。     

梁板子结构的防倒塌机理研究

在模型验证的基础上,基于有限元软件对无板框架、无约束梁板子结构和有约束梁板子结构的抗连续倒塌能力进行对比,来研究边中柱移除工况下梁板子结构的抗倒塌机理。研究结果表明:连续倒塌发生时,梁板子结构中梁的悬链作用和板的薄膜效应可以提高结构的抗力,增加结构的变形能力;邻近楼板对梁板子结构的板边约束能大大增强结构的抗倒塌能力,但横向梁可能先于双跨梁发生破坏,因此在结构的抗倒塌设计中还应对横向梁的抗倒塌能力予以重视。     

风荷载作用下输电塔-线体系不确定性分析

考虑输电塔-线体系结构参数的不确定性并进行倒塌分析,能够更准确地描述整体结构的倒塌过程。分析输电塔-线体系在风荷载作用下的倒塌过程对结构的材料和几何不确定性参数的敏感性;建立输电塔-线体系的倒塌准则,提出整体损伤指标,通过拉丁超立方抽样法建立关于结构参数的不确定模型,统计输电塔倒塌发生的节间及其倒塌概率。结果表明,6个不确定性参数中令结构倒塌临界风速变化幅度最大的是钢材的屈服强度;考虑结构参数不确定性对输电塔-线体系进行风致易损性计算时,结构的倒塌临界风速提高。     

偏心支撑钢框架抗地震倒塌富余度研究

按我国规范设计了有代表性的8、9度抗震设防的偏心支撑钢框架共计24个,采用增量动力分析）倒塌分析方法,以倒塌富余度为衡量指标,按照FEMA P695评估体系对该结构体系的抗地震倒塌安全性进行了研究。结果表明：K形、V形偏心支撑钢框架满足FEMA P695对倒塌富余度的要求,拥有必要的抗地震倒塌能力;结构倒塌富余度随结构层数（高度）增加而减小,高度越大的结构抗地震倒塌性能越差,遭遇强烈地震时倒塌概率越大;在遭受各自对应的罕遇地震时,8度设防区的结构比9度设防区的结构拥有更大的倒塌富余度,倒塌风险更低; V形偏心支撑钢框架比K形偏心支撑钢框架拥有更大的倒塌富余度。     

楼板对RC框架结构抗连续倒塌性能的影响

楼板作为框架结构的重要组成构件,在结构抗连续倒塌中有重要作用。采用有限元ABAQUS非线性拟静力分析法,模拟两层2×1跨框架结构长边中柱失效以后结构连续倒塌的反应,对比分析考虑与不考虑楼板作用时,RC框架结构连续倒塌的情形,研究楼板对RC框架结构连续倒塌的影响。结果表明：楼板可以显著改善结构的刚度,提高结构的整体性,并延缓梁的铰链出现,提高结构的抗连续倒塌性能。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

结合美国GSA规范,采用显式有限元软件LS-DYNA,建议了一套完整的爆炸激励下结构倒塌数值计算分析方法,并对一栋4层钢框架结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌过程进行了仿真分析,研究了钢框架结构的连续倒塌机制、各结构构件的破坏形式和受力状态.本文建议的方法可以较为真实、准确地模拟结构在爆炸激励下的倒塌全过程.进一步的研究还发现:当部分结构构件被炸坏后,结构倒塌过程中,悬链线机制对结构的倒塌形式和构件的渐进破坏形式产生很大影响;悬链线拉力直接或间接导致了结构构件的局部翘曲和整体塑性失稳.     

带转换梁的高层建筑结构抗连续倒塌性能分析

对按我国现行规范设计的一栋带转换梁的高层建筑结构进行抗连续倒塌性能分析,结果表明：支承转换梁的角柱或边柱一旦失效,结构就会发生连续倒塌;支承转换梁的内柱失效时,由于梁的悬链线作用,结构未发生连续性破坏,但有多根梁进入了塑性状态,结构发生连续倒塌的可能性较大。针对上述3种情形,提出不同的应对措施,以提高结构抗连续倒塌能力。     

强震下混凝土结构渐进倒塌性能分析与设计新进展

对重大工程结构进行强地震作用下的渐进倒塌全过程分析并建立相应的设计方法已成为当前地震工程领域的发展趋势．现行抗震设计规范中针对结构临界倒塌状态的界定、抗倒塌性能与倒塌机制的评估方法等方面已不能适应发展迅速的结构性能优化设计理论和日趋复杂的建筑使用环境的要求．围绕结构渐进倒塌过程分析、相关设计规范或指南、结构抗渐进倒塌性能及其设计以及结构渐进倒塌地震损伤性能评估4个方面的最新研究进展进行了回顾,并指出了其中存在的一些问题．     

RC框架结构倒塌地震易损性评估

为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。     

江南地区宋元时期传统木构铺作对结构整体抗连续倒塌性能的影响

为了研究江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌性能,选择典型实例,通过三维扫描测绘建立实例及对应无铺作大殿的有限元模型,并进行抽柱后结构的空间推覆分析,研究铺作在空间木构架连续倒塌时对结构传力路径及极限承载力的影响.结果 表明:对于江南地区宋元传统木构建筑,当某根柱突然失效时,周围的梁、枋、棹、阑额等横向构件可以提供...     

竖向不规则RC框架结构连续倒塌动力放大系数研究

为研究竖向不规则钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构连续倒塌过程中的动力响应特征,以一系列不同布置形式的竖向不规则RC框架为对象,基于变换路径法,采用静力非线性和动力非线性分析方法,研究底层柱失效时建筑形式与动力放大系数之间的关系,并针对特定建筑形式提出塔群层数比和塔群跨数比。研究表明:GSA2003在静力非线性方法中所建议的动力放大系数2.0偏于保守;减小结构的塔裙层数比,降低结构不规则程度能够有效地提高剩余结构承受动力荷载的能力;在下部裙楼跨数一定的情况下,增大结构塔群跨数比能够降低结构连续倒塌的风险。     

钢框架梁柱节点在结构连续倒塌中的性能分析

自英国Ronan Point公寓楼发生连续倒塌以来,各国学者开始对结构的连续倒塌进行研究,但新型抗震节点对结构抗连续倒塌性能的作用尚缺乏研究.利用非线性有限元方法,对3种型式的梁柱节点在结构的某一柱子失效后的性能进行了弹塑性分析.结果表明：在未考虑节点焊接缺陷的条件下,新型节点的延性较好,可以在结构发生局部破坏时不发生脆性破坏.     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

混凝土空心砌块空腔墙结构的地震反应分析

为研究寒冷地区混凝土砌块结构的抗震性能，利用设置半包构造柱空腔墙墙片的恢复力试验所总结的骨架曲线，采用考虑刚度退化的三线型恢复力模型，编制了层间剪切模型的多层砌块空腔墙结构的弹塑性时程分析程序，可直接计算拐点发生时刻，并对刚度矩阵进行相应修正．通过典型砌块房屋在多条地震波作用下的计算分析，表明7度区的七层空腔墙砌块结构，其抗震性能良好，符合我国建筑抗震设计规范关于“小震不坏，大震不倒”的设防标准，可在7度区推广应用．