基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的 分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法 采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果 层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论 抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.     

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.     

混凝土框架结构设置粘滞阻尼器抗竖向连续倒塌性能分析

结构竖向连续倒塌过程中,由于构件突然失效退出工作,结构的几何构成发生突变,引起构件振动。运用SAP2000结构分析软件,以南昌某服务中心混凝土框架结构为研究对象,针对设置和未设置粘滞阻尼器2种工况,采用拆除构件法对其进行非线性动力分析,研究初始失效柱位置竖向位移时程曲线、梁端转角、结构塑性铰分布情况,对比分析设置和未设置粘滞阻尼器的框架结构的抗连续倒塌性能。结果表明:粘滞阻尼器可降低混凝土框架结构竖向连续倒塌的动力效应,有助于提高混凝土框架结构的抗竖向连续倒塌能力。 更多还原     

多层钢框架倒塌储备能力的分析

为了评估钢框架结构的倒塌储备能力,按我国现行规范设计了4个钢框架算例,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行了分析,得出其相应的倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析结果表明,平面、立面布置相同的多层钢框架,层数较多者其倒塌储备能力较层数少者弱;按8度(0.2g)抗震设防要求设计的多层钢框架在遭遇特大地震时倒塌储备能力不足。     

钢筋混凝土抗震框架连续倒塌行为分析

以某抗震设防框架为研究对象,采用S A P2000有限元软件,依次拆除底层纵向边柱、横向边柱、角柱和内柱,研究抗震框架的倒塌破坏行为。以做功平衡原理建立了柱失效处梁配筋调整计算公式,并进行了配筋调整设计。结果表明：7度和8度抗震设防的框架结构仍会发生连续性倒塌,但是抗倒塌能力随着设防等级的提高而提高,抗震设计不能够完全替代抗倒塌设计;柱失效导致结构发生连续坍塌破坏的危险性由小到大依次为内柱、横向边柱、纵向边柱、角柱;梁铰机制在结构抗倒塌中的作用尤其重要,倒塌破坏时以梁的弯曲破坏为主,剪切破坏较少出现;线弹性静力分析计算的供需比最大值一般出现在失效柱上一层的相邻梁上,而非线性静力分析的最大破坏出现在与失效柱相连的梁上,但是二者对结构可能的失效位置判断基本一致。     

RC框架结构连续倒塌动力响应影响因素分析

在极端荷载作用下,结构局部会发生初始损伤.由于初始损伤会在不同结构构件间发生传递,可能会引发结构整体的连续倒塌,造成重大经济损失和人员伤亡.为评估结构的抗连续倒塌能力,通常采用拆除构件法对结构在某一构件发生失效后的整体承载能力进行分析.拆除构件法包括非线性静力Pushdown分析方法和非线性动力分析方法.本文对拆除构件法中非线性动力分析方法的主要影响因素进行研究.选择一个按中国规范设计的五层三跨钢筋混凝土框架结构作为研究对象,分析框架柱失效时长、重力荷载分布形式以及动力加载方式对结构在瞬间失柱条件下非线性动力反应的影响.研究结果表明:柱失效时长对结构非线性动力反应影响显著,当失效时长大约为结构自振周期的0.5倍时,结构非线性反应的动力效应几乎消失;采用不同重力荷载分布形式(满跨分布和受损跨分布)对结构的非线性动力反应影响并不明显;与先加载后移柱的动力加载方式相比,采用先移柱再加载的动力加载方式会放大结构的非线性动力反应,但放大效应有限.     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析(PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。     

采用静-动力转换方法的钢管混凝土框架受火倒塌非线性分析

火灾引起结构倒塌不同于其他瞬时倒塌破坏（地震、冲击或者爆炸）,倒塌全过程为准静态平衡和动态相结合的复杂过程,为研究局部火灾引起的钢管混凝土框架结构倒塌破坏机理和动力响应,该文基于ABAQUS预定场和重启动功能,采用静-动力转换分析方法进行了某9层钢管混凝土空间框架结构体系的受火连续性倒塌非线性分析,研究该结构第6层角部开间受火场景下的倒塌破坏模态,分析梁、柱构件受火失效引起的空间框架全过程倒塌机理及整体结构产生动力效应的影响规律。框架梁柱构件均采用纤维梁单元,钢筋混凝土楼板采用分层壳单元,钢材和混凝土材性采用自定义开发的单轴本构材料模型。分析结果表明,静-动力转换方法可以较好地模拟结构受火倒塌全过程,节省了计算时间,又反映了结构的动力特性。由空间框架倒塌全过程示意可知,角柱失效后触发结构发生局部连续倒塌破坏,倒塌临界时间为253min(4.2h),结构整体的耐火时间远大于单个构件的耐火要求。火灾引起结构的局部倒塌全过程分为五个阶段：受火初期膨胀阶段,局部屈曲阶段,短暂平衡阶段,卸载阶段和局部倒塌破坏阶段,前四个阶段为长持时的准静态分析,第五阶段为非线性动力问题;此外,受火区域竖向构件失效后,其卸载传力路径遵循就近原则。     

钢-混凝土组合梁连续倒塌性能与倒塌机理分析

为了研究在中柱失效情况下钢-混凝土组合梁的连续倒塌性能,利用ANSYS软件对12根组合梁柱子结构试件进行了有限元建模,分析了混凝土板中配筋率、组合梁跨高比、栓钉间距、梁端纵向约束条件等参数对组合梁连续倒塌性能的影响。结果表明,板中配筋率、跨高比、钢梁高度等参数对组合梁的抗倒塌承载力影响显著;考虑悬链线工作机制的组合梁极限抗倒塌承载力约为按照塑性铰破坏模型计算所得抗倒塌承载力的1.34~1.86倍;进行组合梁的静力倒塌分析时应考虑荷载的冲击作用,倒塌荷载动力增大系数(DIF)可在1.13~1.41之间取值。     

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。     

钢筋混凝土异形柱框架结构非线性动力时程分析

为了对异形柱框架结构进行动力时程分析,利用空间协同作用的平面子结构模型、五分段变刚度单元模型以及克拉夫退化双线型恢复力模型,采用增量法编制了异形柱框架结构非线性动力时程分析程序,将程序计算值与试验值进行了对比,验证了程序的正确性。     

框架结构抗连续倒塌静力分析时等效动力放大系数的验证

文章对结构发生初始破坏的3种工况进行了抗连续倒塌静力分析,将静力分析的结果与动力分析下的结果进行比较后得出结论。     

双向地震下RC框架柱端弯矩增强措施的合理取值

双向水平地震动的耦合作用将使塑性变形更多集中于柱端,框架结构在双向地震下的塑性铰分布明显较单向地震作用下更差。严格按中国规范设计了8度0.2g区二级抗震规则空间框架结构,并采用上部各层柱端"强柱弱梁"措施与底层柱下端弯矩增大系数不同取值的多种组合,形成了共7个算例框架。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对各空间框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,在双向水平地震作用下,抗震规范给出的8度二级抗震的"强柱弱梁"措施取值明显偏低,框架部分楼层形成了层侧移柱铰屈服机制。基于梁端实际配筋∑Mbua对上部各柱端进行"强柱弱梁"调整的塑性铰控制效果较好,但底层柱下端非线性损伤过大。将底层柱下端的弯矩增大系数提高为1.8,上部各柱端按∑Mc=1.25∑Mb进行增强可形成较为优化的塑性铰控制效果。     

RC框剪结构考虑扭转的抗连续性倒塌的Pushover分析

近年来,随着倒塌事故的频繁发生,结构的抗连续倒塌问题已经成为严重影响公共安全的重要问题。本文参考DOD2009提供的流程,采用拆除构件法研究了两栋不同布置形式的15层RC框剪结构(分别考虑扭转作用和不考虑扭转作用),并基于有限元软件MIDAS/Gen对其进行了非线性静力分析,通过塑性铰的发展过程及拆柱前后内力对比来分析规则结构和不规则结构的抗连续倒塌性能。     

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。     

基于集中损伤力学的钢筋混凝土框架结构非线性分析

连续体模型适用于一些相对简单的结构,对于许多工程结构分析来说,连续介质力学并没有提供适宜的理论框架.介绍了采用集中损伤力学方法进行钢筋混凝土框架结构非线性分析的基本框架.该方法可用于描述混凝土开裂导致构件刚度退化等不可逆过程.对于构件端部的非弹性铰,使用了半耦合的损伤函数与屈服函数.通过编制的非线性有限元程序分别对反复荷载作用下梁柱节点及两构件框架结构的受力性能进行数值模拟,计算结果与试验数据吻合较好.     

型钢混凝土框架静力非线性分析塑性铰参数研究

SRC构件具有比普通RC构件更高的承载力和极限变形能力.但由于SRC构件塑性铰属性参数较难确定,使该结构很难直接应用静力非线性方法进行分析,而是转化为等刚度的RC构件进行计算.从理论上给出了SRC框架压弯构件PMM铰N-Mx-My相关面的形成方法,提出了型钢混凝土构件弯矩-曲率曲线的确定及将其转化为杆单元塑性铰弯矩-曲率关系的方法,并得到了塑性铰区长度的计算方法.应用确定的铰属性参数对两跨三层SRC框架进行了静力非线性分析,结果与振动台试验吻合较好,表明这种铰属性参数用于SRC构件静力非线性分析是合适的.最后通过与具有相同刚度的RC框架计算结果对比分析,表明采用这种刚度相等的RC构件进行计算低估了SRC框架的抗震能力.     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点(狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点)抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。