无梁楼盖地下车库结构设计及工程事故分析

与传统梁板结构相比,无梁楼盖具有传力途径直接、净空利用率高、造型美观、利于通风、便于布置管线和施工、综合经济效益好等优点;因其自身的优点,无梁楼盖被广泛应用于地下车库结构中,但近些年来无梁楼盖地下车库事故频发,且主要表现为竖向荷载下板柱节点区域的脆性冲切破坏及连续倒塌,给人民生命财产带来严重的损失。本文从设计方法、事故分析、施工图设计等方面对无梁楼盖地下车库进行分析,并提供了几点建议供参考,以期避免类似工程事故的发生。     

无梁楼盖节点加固实用技术

如果无梁楼盖发生冲切破坏,将发生楼板整体塌落、结构柱穿透混凝土楼板的工程事故.导致这些事故的原因主要为设计和施工阶段的失误以及使用情况的改变等.可以通过结构加固的方法避免此类事故的发生,重点介绍了无梁楼盖节点的加固技术.     

无梁楼盖及板柱节点设计的一些体会

阐述了无梁楼盖在我国的发展情况和常用设计方法,通过两个实例介绍了直接设计法在工程实践中的应用及设计中对板柱节点进行抗剪加强的各种措施,探讨了地震设防区中无梁楼盖结构的设计思路,并针对当前设计中的不足提出建议。     

装配式斜支撑节点钢框架抗连续倒塌能力评价

结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。     

钢骨-钢管混凝土组合重载柱节点抗震性能试验研究

重载柱的节点设计对结构整体防倒塌能力具有重要意义。通过对一种新型组合重载柱节点的低周反复荷载试验,对该类节点的抗震性能作出评估。试验结果表明,新型重载柱节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震性能。     

不同边界条件下采用半刚性节点三维组合楼板子结构连续倒塌行为试验研究

通过试验研究了4种不同拆柱位置采用半刚性节点大尺度三维组合楼板子结构的连续倒塌行为,对比分析了不同边界条件下三维组合楼板结构体系破坏模式和结构响应的异同,并对组合楼板的作用进行了量化分析。研究结果表明:失效柱位置不同时,结构的失效模式存在一定的差异;组合楼板的存在提高了结构的承载力,尤其是在大变形阶段更为显著;边界条件越强,组合结构抗连续倒塌性能越强;外部柱失效对结构抗连续倒塌产生的不利影响远远大于内部柱失效的情况,即当结构在外部柱失效情况下有足够的鲁棒性能,整体结构就不会发生连续倒塌。     

对无梁楼盖地库坍塌问题的思索

本文从结构设计角度考虑,对几起无梁楼盖结构体系的地库顶板整体坍塌事故进行了分析。结果表明:坍塌的主要原因不是冲切破坏,而是剪切能力严重不足。文章对无梁楼盖的抗剪验算以及落实规范关于防楼板脱落问题进行了深入探讨。建议住宅小区地库无梁楼盖应设柱帽、托板和暗梁。     

不同边界条件下采用半刚性节点三维组合楼板子结构连续倒塌行为试验研究

通过试验研究了4种不同拆柱位置采用半刚性节点大尺度三维组合楼板子结构的连续倒塌行为,对比分析了不同边界条件下三维组合楼板结构体系破坏模式和结构响应的异同,并对组合楼板的作用进行了量化分析。研究结果表明:失效柱位置不同时,结构的失效模式存在一定的差异;组合楼板的存在提高了结构的承载力,尤其是在大变形阶段更为显著;边界条件越强,组合结构抗连续倒塌性能越强;外部柱失效对结构抗连续倒塌产生的不利影响远远大于内部柱失效的情况,即当结构在外部柱失效情况下有足够的鲁棒性能,整体结构就不会发生连续倒塌。     

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。     

无梁楼盖地库防连续倒塌探讨

地库坍塌事故向结构工程师敲响了警钟:地库无梁楼盖结构防连续倒塌已刻不容缓。本文依据无梁楼盖结构的特点,分析提出了防连续倒塌的结构措施;参照两本国家标准,针对破坏的两个阶段分别按悬索和吊环考虑,得出了完全相同的计算公式。对两个不同无梁楼盖结构实例按该公式进行了计算,得到了与实际表现完全一致的结果。本文给出的无梁楼盖结构防连续倒塌验算方法与构造措施可在这类结构工程设计中参考应用。     

混凝土板柱子结构抗连续倒塌试验研究

节点脆性冲剪破坏易导致板柱结构体系的连续倒塌。对1个横、纵向均为2跨的混凝土板柱子结构进行连续倒塌静力加载试验,试件制作时移除底部中柱以模拟初始失效,试验中首先对中柱柱头施加向下的集中力使其节点发生初始冲剪破坏,其后对楼板施加均布荷载直至发生后继连续倒塌破坏,分析了试件不同变形阶段的受力机理并对承载力进行了评估。结果表明：子结构的中柱节点冲剪破坏具有一定延性,但板内张拉力导致冲剪承载力比中国规范计算值低50%;初始加载时边中柱和角柱分别承担82%和18%的荷载,随着变形增大,边中柱节点逐步损伤,边中柱承担荷载下降、角柱承担荷载上升,结构倒塌时边中柱和角柱分别承担51%和49%的荷载;小变形下试件通过楼板面外受弯能力和面内受压薄膜效应承载,在中柱节点发生冲剪破坏的时刻,受压薄膜效应提供的承载力贡献为12%;大变形下试件通过节点区的残余受弯能力和面内受拉薄膜效应承载,当节点发生严重损伤后,荷载由板底整体钢筋的受拉薄膜效应承担。     

无梁楼盖结构体系设计中常见问题及改进措施

无梁楼盖体系常被应用于地下车库的顶板,但实际工程中却频频出现倒塌事件。从施工与设计角度分析无梁楼盖发生倒塌的原因,并着重分析无梁楼盖设计时常遇到的问题:计算方法的选用、抗剪承载力及设计的缺陷。与此同时,对上述问题给予改进措施及建议,可为设计阶段提供参考依据。     

柱贯通梁柱节点非对称钢筋混凝土柱-钢梁框架结构抗连续倒塌性能研究

建筑结构竖向连续倒塌破坏大多数由侧中柱破坏引起,而侧中柱两侧结构的抗侧刚度不同,易导致结构沿侧中柱发生非对称破坏。已有文献中对非对称连续倒塌研究相对较少,鉴于此,以非对称双半跨单柱子结构为研究对象,设计了1种钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)结构全螺栓连接的柱贯通节点子结构,采用静力加载试验模拟结构在侧中柱失效工况下的非对称倒塌破坏全过程。以不等跨梁模拟两侧结构抗侧刚度差异,结合有限元分析考察子结构连续性倒塌的受力机理及破坏形态,并与传统对称双半跨子结构抗连续性倒塌性能进行对比。结果表明,柱贯通RCS结构全螺栓连接子结构在侧中柱失效的情况下,侧向刚度较小一侧的梁上翼缘先出现局部屈曲,梁端的转动能力小于中柱失效工况,且不能充分发挥结构的悬链线效应,抗连续倒塌能力也较中柱失效工况的低,但是试验和有限元分析得到的梁端极限转角均高于DoD规范中规定的转角允许限值,表明采用DoD规范评估柱贯通全螺栓连接RCS结构抗连续倒塌性能时偏于保守。     

某钢筋混凝土结构框架柱破坏后抗连续性倒塌的分析和处理

采用ABAQUS软件对某钢筋混凝土框架结构底层相邻的二根柱发生破坏后进行有限元分析,基于实测数据建立三个不同工况的有限元模型,通过分析结果和现场采集的数据结果进行对比,得出实际工程中结构地下室受到破坏的两根框架柱基本失效的结论。同时采用线性静力拆除法移除破坏的二根框架柱,对整体结构进行抗倒塌分析。分析结果表明:事故发生后,相邻区域框架柱轴力增大,但结构通过其余构件的内力重分配抵抗结构倒塌的发生,没有出现破坏,该框剪结构关键柱失效后仍具有一定的抗倒塌能力。本文基于研究结果提出了相应事故处理方案,为相近类型的工程事故的分析与处理提供了参考建议。     

混凝土结构抗连续倒塌研究综述

连续倒塌是整体结构系统的复杂力学行为,涉及极端荷载的不确定性、结构行为的强动力非线性和承载机制的超大变形特征。为了更好地应用已有抗连续倒塌研究成果,分别对国内外影响较大的混凝土结构抗连续倒塌的试验、数值和理论研究结果进行了梳理。结果表明:已有试验研究主要集中于框架结构和板柱结构,对剪力墙结构、框剪结构等其他类型结构研究明显偏少,主要抗力机制的理论计算模型过于复杂,不利于工程应用,已有数值研究不能准确考虑大变形下钢筋黏结滑移失效、钢筋断裂和混凝土软化、破碎,准确性有待提高; 现有研究基本没有考虑多灾害耦合作用的不利影响,导致研究结论不准确,不利于指导设计; 未来需要进一步研究动力倒塌失效规律、不同类型结构的连续倒塌、整体结构系统连续倒塌规律、灾害相关的连续倒塌机理、面向多灾害防御的抗连续倒塌体系、面向工程的抗连续倒塌设计方法、高效连续倒塌数值分析模型等。     

某混凝土联方网壳结构抗连续倒塌设计

进站的高速铁路列车如果发生脱轨事故,可撞击雨棚柱并导致雨棚结构连续倒塌。考虑该风险,进行郑州南站混凝土联方网壳雨棚结构抗连续倒塌设计。建立结构多尺度有限元模型,采用拆除构件法分析拆除柱后剩余结构动力行为。结果表明,原结构拆除边柱、次边柱和中柱三种工况下,结构发生局部破坏,破坏面积分别为775、2 074、547m²;但破坏没有蔓延,结构没有发生连续倒塌。为提高结构抗倒塌性能,针对拆除柱后剩余结构受力特点,修改原结构设计,修改后拆除边柱、次边柱和中柱工况下,结构的破坏面积分别是775、0、0m²,即拆除次边柱和中柱工况下雨棚结构没有发生局部破坏。     

钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点抗连续倒塌性能研究

针对钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点进行抗连续倒塌单调加载试验,考察节点在连续倒塌工况下的整体变形、破坏形态、节点抗力以及关键截面应变发展等,并建立穿心螺栓外伸端板式节点有限元模型,进行节点失效模式、节点核心区应力及抗力机制分析。结果表明,钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点在连续倒塌工况下主要经历4个阶段,即梁机制阶段、混合机制阶段、悬链线机制阶段及破坏阶段;节点抗倒塌承载力由节点抗弯能力和抗拉能力提供,其中抗拉能力对节点抗连续倒塌能力贡献远超于抗弯能力;节点的倒塌破坏一般发生在钢梁与外伸端板连接处,裂缝贯穿下翼缘后迅速延伸至钢梁腹板;形心轴下方穿心螺栓群拉应力持续增大,形心轴上方穿心螺栓群在加载初期拉应力较小,随着竖向位移的增大其拉应力逐渐增大;外伸端板应力主要集中在螺栓孔周围,随着竖向位移增大形心轴上方应力集中区面积减小,形心轴下方应力增大。     

某Z字形连廊结构抗连续倒塌性能评估

以某Z字形连廊结构为研究对象，采用拆除构件法评估了该结构的抗连续倒塌性能。基于SAP2000程序，建立其有限元模型。通过基于节点位移的敏感性分析确定该连廊的关键构件。基于考虑初始状态的等效荷载瞬时加载法对连廊结构进行抗连续倒塌分析，采用规范建议的准则评估其抗连续倒塌性能。结果表明：对于该Z字形连廊结构，转角处或跨中处的柱被拆除时，结构位移响应较其他位置柱拆除时变化更为明显，可确定其为关键构件；在关键构件被拆除的情况下，剩余结构的水平钢梁梁端转角均未超过限值，结构未发生连续倒塌；该连廊结构设计较为合理，具有良好的抗连续倒塌性能；增加一定数量的斜撑后，其抗连续倒塌能力可得到增强。     

传统风格钢筋混凝土梁-柱节点抗剪机理分析与抗剪承载力计算

结合传统风格钢筋混凝土梁-柱中节点的低周反复荷载试验结果,分析了传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的受力机理及影响节点抗剪承载力的主要因素。结果表明:传统风格钢筋混凝土梁-柱节点受力机理及抗剪承载力与常规梁-柱节点有显著区别,其开裂荷载及抗剪承载能力大小主要取决于下核心区强度;节点抗剪承载力主要影响因素为混凝土强度、节点体积配箍率、轴向力及上、下梁间距。基于抗剪机理分析及主要影响因素分析,提出了传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的开裂荷载和抗剪承载力的计算公式,根据试验结果确定了相关系数。研究成果可为该类结构的工程实践提供参考。     

板柱结构抗火性能研究综述

钢筋混凝土板柱结构具有层间高度低、施工速度快、便于分隔房间等优点,在地下车库等工程中应用广泛。板柱节点内力大、受力状态复杂,是板柱结构的薄弱部位。尤其在火灾情况下,板柱节点的冲切破坏往往会导致板柱结构的连续倒塌,造成严重后果。本文对板柱结构连续倒塌的国内外案例进行综述,同时对板柱结构抗火性能的国内外研究现状进行综述,主要包括板柱结构的火灾发展过程研究、火灾下板柱节点的冲切性能研究。针对板柱结构抗火性能的研究现状,提出亟需深入研究的诸多问题,为板柱结构的进一步推广应用提供参考。