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。     

基于非线性动力分析的多层钢框架结构抗连续倒塌能力研究

目的:分析了多层钢框架结构的抗连续倒塌能力,为抗连续倒塌设计及研究提供参考。方法:采用非线性动力分析方法,对不同抗震设防烈度的钢框架结构的抗连续倒塌能力进行了分析和对比。结果:拆除柱后失效点竖向位移:角柱长边中柱内部柱。随着抗震设计的提高,拆除柱后失效点的竖向位移减小。结论:1)角柱失效对结构抗连续倒塌能力的影响最强,其次是长边中柱,而内部柱对其影响最弱。2)抗震设计增强了结构的侧向刚度,提高了结构抗连续倒塌能力。     

地震作用下钢框架结构抗竖向连续倒塌可靠度分析

为了对偶然荷载作用下结构的抗连续性倒塌进行可靠度研究,采用OpenSEES软件建立钢框架连续倒塌分析数值模型,考虑到钢框架结构材料和荷载的不确定性,使用拉丁超立方抽样方法生成钢框架结构随机样本,并采用随机Pushover算法对钢框架结构进行分析,计算得到X、Y两个方向不同地震水平下各钢柱承载能力及变形能力的可靠度指标,根据抗震可靠度相关理论确定目标可靠度指标,通过比较各柱的可靠度指标和目标可靠度,对结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。基于所识别的最可能失效构件,结合所生成的100组钢框架结构随机样本,采用拆除构件法对钢框架结构在单柱失效和多柱失效等工况下进行抗连续倒塌IDA分析,得到随机IDA分析曲线。通过结构连续倒塌极限状态方程,计算得到损伤结构发生连续倒塌的概率及连续倒塌条件可靠度指标。采用基于风险的结构连续倒塌概率表达式,分析地震作用下钢框架结构发生局部破坏后的连续倒塌全概率可靠度,为准确评价钢框架结构在地震作用下的抗连续倒塌能力提供依据。     

组合楼板对空间钢框架结构的抗连续倒塌能力影响研究

采用GSA2003对规则钢框架结构抽柱的位置建议,模拟抽取角柱工况,分别从传力路径、剩余结构承载力储备角度对纯框架结构及含楼板结构进行了连续倒塌分析评估。并对两结构进行了非线性静力及动力分析,以期为钢框架结构抗连续倒塌研究提供一定参考依据。结果表明:在连续倒塌分析中,组合楼板能加速新传力路径的形成,降低剩余结构的竖向振动幅度,提高剩余结构承载力储备,改善钢框架结构抗连续倒塌性能;非线性动力分析较非线性静力分析耗时,建议可采用能力曲线代替结构抗连续倒塌动力分析。     

模块化装配式钢结构抗连续倒塌性能评估方法研究

结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外目前为止没有统一的结构抗连续倒塌性能评估标准。文中参考日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中的结构抗连续倒塌性能评估方法,对其性能评估指标进行了改进量化,并通过3个5层模块化装配式钢结构算例验证改进后评估方法对装配式钢框架结构的适用性。算例分析表明:平面去斜支撑钢框架、平面钢框架和空间钢框架竖向荷载作用下发生连续倒塌的可能性依次变大,该规律和理论分析一致,改进后的评估方法能够定量评估模块化装配式钢结构的竖向抗连续倒塌性能。利用改进后评估方法对国内某九层模块化装配式钢框架结构进行了竖向抗连续倒塌性能评估,评估结果表明该工程实例的抗连续倒塌性能满足要求。     

基于楼板双向受拉模型的钢框架结构连续倒塌分析

组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。     

温州体育中心主体育场钢罩棚结构设计

温州体育中心主体育场上部钢罩棚体量巨大、悬挑较长，结构体系、细部构造设计决定结构整体稳定性和抗连续倒塌能力.采用SAP2000有限元软件建立整体计算模型，进行计算分析，衡量结构整体性能指标；对结构进行线性屈曲与非线性稳定性分析，以屈曲因子衡量结构整体稳定性；采用备用荷载路径设计法进行抗连续倒塌设计，以局部构件失效后验算剩余结构是否具有抗连续倒塌的能力；采用ANSYS软件对支座节点进行有限元分析，采取构造措施有针对性地解决节点应力集中现象.结构概念设计与精细化分析表明，温州体育中心主体育场上部钢罩棚采用径向悬挑主桁架+环向次桁架+水平支撑结构体系，结构整体稳定性好，有较强的抗倒塌能力，结构体系选择合理.针对大体量、长悬挑结构，采用径向悬挑主桁架+环向次桁架+水平支撑结构体系，较好地解决结构整体稳定性、抗连续倒塌能力问题，为类似钢罩棚设计提供参考.     

钢框架结构抗连续倒塌设计方法研究进展

近年来,频繁发生的一系列建筑物连续倒塌事件,造成了重大的人员伤亡和巨大的经济损失,增强结构抗连续倒塌能力的分析研究具有重要意义.针对国内外钢框架结构的抗连续倒塌设计方法的研究进展进行了综述,分析了概念设计法、拉接强度设计法、拆除构件法以及关键构件法的特点和不足之处,并对拆除构件法的分析步骤及改进措施进行了分析,以期为钢框架抗连续倒塌的工程应用提供参考.     

基于子结构的钢框架结构抗连续倒塌性能快速评估方法

目前常用于建筑结构抗连续倒塌性能评估的替代传力路径法由于需要建立复杂的结构整体模型,计算效率低。基于此,将子结构法与替代传力路径法相结合,建立钢框架结构抗连续倒塌性能快速评估方法。首先给出钢框架结构容许倒塌范围,并据此建立子结构的选取原则;基于固定界面模态综合法,提出子结构边界条件的模拟方法;最后给出钢框架结构连续倒塌判定准则,在子结构抗连续倒塌性能分析的基础上,建立整体结构抗连续倒塌性能评估方法。以2个5层钢框架结构为例,分别采用替代传力路径法与所提出方法对其进行抗连续倒塌性能分析。结果表明:所提出的方法计算结果可靠,且能显著提高计算效率,可实现对整体结构抗连续倒塌性能的快速评估。     

采用优化方法进行钢框架抗连续倒塌设计

采用结构优化方法设计钢框架,提高其对临界柱突然拆除而引起的连续倒塌的抵抗性能。利用美国UFC规范抗连续倒塌设计中建议的线性静力、非线性静力或非线性动力分析方法,采用构件拆除法获得结构抗连续倒塌性能。以某9层3跨规则钢框架平面模型为例,优化构件尺寸使总用钢量最小,并满足AISC抗震规范和UFC规范抗连续倒塌的要求。结果表明:无论采用哪种分析方法,最小用钢量抗震设计都不能明确考虑连续倒塌且不能满足构件拆除法的要求。采用线性静力方法进行抗连续倒塌设计最保守,效果最差。相比而言,若以UFC抗连续倒塌允许值为标准,只要模型和计算过程正确,非线性静力和动力分析能使设计更经济。     

钢塔架连续倒塌动力响应的仿真分析

偶然荷载作用下,钢塔架连续倒塌是近年来钢结构领域研究的热点问题。通过采用显式动力分析方法对钢塔架的连续倒塌过程进行了数值模拟分析,考察关键杆件失效时的位移及结构倒塌过程中能量随时间的变化规律,再现钢塔架发生连续倒塌的动力过程,揭示了钢塔架倒塌的破坏机制。基于数值模拟分析结果,给出了不同杆件失效时位移-时间曲线与结构倒塌过程中能量-时间曲线,通过对比分析,给出了相关设计建议:在输电塔塔架结构设计时,应加强主杆件的设计,同时应避免截面突变,以提高结构的抗连续倒塌能力。     

地震作用下钢框架结构竖向连续倒塌可靠度分析

通过建立典型钢框架的连续倒塌分析数值模型,使用拉丁超立方抽样方法抽取随机样本进行可靠度分析,考虑结构参数的不确定性影响,确定完好结构在地震作用下发生局部损坏的概率。以大震作用下可靠度指标最小的构件作为结构的失效构件,基于整体可靠度方法,采用拆除构件法对失效构件进行拆除并施加地震荷载进行分析,得到不同失效模式下受损结构发生连续倒塌条件可靠度指标和失效概率。最后结合失效构件的失效概率,研究结构在地震作用下的连续倒塌全概率可靠度。研究表明,运用可靠度理论对钢框架结构进行连续倒塌可靠度分析,可以直观地得到地震作用下钢框架结构发生连续倒塌的概率,为准确评价钢框架结构在地震作用下的抗连续倒塌能力提供依据。     

基于楼板薄膜效应的钢框架抗连续倒塌研究

组合楼板作为钢框架结构的主要构件,在支撑柱失效情况下能产生很大的挠度,进而产生薄膜效应影响结构的抗连续倒塌性能。通过研究楼板挠曲悬链线阶段组合楼板薄膜效应对多层钢框架抗连续倒塌性能的影响,分析组合楼板在连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板薄膜效应的结构承载力计算方法。通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰发展、结构极限承载力、失效点位移的影响。研究表明:组合楼板能显著提高结构的抗连续倒塌性能。     

结构抗连续倒塌试验方法研究

结构抗连续倒塌试验是认识结构连续倒塌性能和特点的重要基础。分析和比较了平面框架和空间框架两类试验模型的特点,讨论了钢筋混凝土框架结构、钢框架结构和网架等大跨空间结构抗连续倒塌试验的初始失效构件模拟、加载方案、加载制度、构件失效准则和连续倒塌破坏准则。     

国家技术转移郑州中心悬挑钢桁架结构抗连续倒塌设计

以国家技术转移郑州中心工程中的长悬挑钢桁架结构为例,采用MIDAS Building软件,选取拆除构件法对其进行抗连续倒塌分析;阐述验证悬挑桁架结构形式抗连续倒塌能力的具体过程,讨论了楼板刚度退化后悬挑桁架的承载能力和相应的加强措施;采用ANSYS软件对悬挑钢桁架典型节点进行了有限元分析。结合规范规定和结构自身特点,提出了相应的构造措施,如杆件采用对称截面和楼板通长配筋可使构件能够承受往复地震作用,设置有效面外支撑、节点按刚接处理可提高结构的抗连续倒塌性能等,供其他类似工程参考。     

楼板对结构抗连续倒塌能力的影响

建筑结构在意外事件情况时的连续倒塌问题,已成为国内外土木工程学科的研究热点。楼板作为主要的结构构件,对结构的整体性有重要贡献,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有建筑结构抗连续倒塌研究往往并没有考虑楼板的影响。本文参考美国国防部编制的DoD 2005《结构抗连续倒塌设计》提供的设计流程,对按照我国现行规范设计的8层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真分析,通过比较带楼板和不带楼板的2栋框架结构倒塌仿真计算结果,研究了楼板对整体结构抗连续倒塌能力的影响,得到了楼板可对框架结构的抗连续倒塌能力有较大提高的结论。     

钢框架结构连续倒塌分析评估方法研究

基于GSA规范中的静力线弹性法对5跨6层平面钢框架结构的抗连续倒塌性能进行初步分析评估;根据组件单元法建立考虑节点受力的钢框架模型,分别采用动力非线性法和静力非线性法对结构进行连续倒塌分析。结果表明:静力线弹性法的分析结果偏保守,可用于对结构抗倒塌性能的初步分析评估;静力非线性法和动力非线性法的评估结果一致,可用于对结构抗倒塌性能的进一步精确分析评估,但静力非线性法不能准确反映剩余结构的受力状态。基于三种方法的分析结果和特点,提出钢框架结构连续倒塌分析评估流程。     

大跨度钢桁架支座抗连续倒塌设计研究

大跨度、长悬臂空间结构多采用钢桁架受力体系,此类结构抗连续倒塌研究多集中于判断关键杆件及杆件或体系优化,而实际工程中结构支座的抗连续倒塌问题不容忽视。为实际项目应用提供参考,采用3个工程实例进行论述分析,从体系受力、支座节点设计方面探讨桁架结构支座抗连续倒塌设计,以支座构造优化大幅提高结构安全度。     

基于GSA指南的RC框架抗连续倒塌的线性静力分析

结构连续倒塌分析是结构抗连续倒塌能力评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前土木工程界国内外的热点研究领域。结构连续倒塌的分析方法有线性静力分析、非线性静力分析、线性动力分析和非线性动力分析4种。基于设计效率和实用性,本文采用GSA指南的静力线性分析方法,对按我国规范设计的5层钢筋混凝土结构进行连续倒塌分析,选取不同位置拆除承重构件并计算剩余结构破坏情况的性能指标DCR值,最后,根据DCR值考察其抗连续倒塌能力。     

砌体填充墙钢框架结构三支杆模型的抗连续倒塌分析

组合结构中填充墙对结构的强度、刚度及延性有显著的影响。在连续倒塌工况下框架和墙之间的相互作用直接影响组合结构的刚度和动态特性,在设计中直接忽略填充墙作用的方法并不经济、安全。提出一种简单方法,将填充墙等效为三支杆模型来估算砌体填充墙钢框架在角部压碎模式下的刚度、竖向承载力。通过已有的砌体填充墙钢框架失效的数据建立非线性简化模型,对此模型进行连续倒塌分析得到填充墙对组合结构刚度、动态特征的影响。研究表明填充墙能有效提高结构抗连续倒塌能力。