核爆冲击波作用下高层建筑倾覆机理分析

我国高层建筑下部大多建造附建人防地下室,上部结构与人防地下室的连接比较牢固。核爆冲击波作用下,高层建筑可能会发生很大的变形、破坏甚至倒塌。在此过程中,可能会对附建于其下的人防地下室产生较大的倾覆作用,进而导致地下室发生较大的倾覆反应并丧失其防护功能。该文研究的重点是高层建筑附建人防地下室的倾覆问题。该问题涉及结构-基础-土的相互作用,需考虑材料非线性、接触非线性、材料性能的应变率相关性及土体体积压缩硬化等特征。介绍作者近年来在这方面的一些研究成果,主要有:利用动力有限元软件LS-DYNA分析了核爆冲击波作用下混凝土空心砌块墙的动力响应,利用大型通用有限元软件MSC.MARC和基于MARC平台开发的钢筋混凝土杆系纤维模型、土的修正D-P模型和桩土相互作用弹簧模型子程序,建立上部结构-地下室-土(桩)系统整体计算模型,对核爆冲击波作用下高层建筑附建人防地下室的倾覆进行了数值计算。算例计算结果表明:核爆冲击波作用下,天然地基高层剪力墙结构附建人防地下室的最大转角可能大于3°―5°,甚至完全倾覆,进而丧失其战时防护功能;桩基础可显著降低高层剪力墙结构附建人防地下室的倾覆反应,可作为高层建筑附建人防地下室抗倾覆的措施。在满足正常设计要求基础上,桩长、桩距和桩径在一定范围内的变化对地下室的倾覆反应影响不大,可以忽略。     

挡波墙对空气冲击波的削波作用研究

分析了空气中爆炸时挡波墙对冲击波的削波作用。结果表明，在爆源周围修一定高度和厚度的挡波墙可以把空气冲击波在挡波墙之后一定距离内的峰值压力削弱20%-30%，同时用数值模拟的方法计算了冲击波与挡波墙相互作用的过程，得到了在火电厂波原因有障碍物的爆炸场初始发展以及整个传播过程。数值模拟结果与实验测量和经验公式计算结果基本吻合。     

挡波墙对空气冲击波的削波作用研究

分析了挡波墙对空气中爆炸冲击波的削波作用.结果表明,在爆源周围修一定高度和厚度的挡波墙可以把空气冲击波在挡波墙之后一定距离内的峰值压力削弱20%～30%,同时用数值模拟的方法计算了冲击波与挡波墙相互作用过程,得到了在爆源周围有障碍物的爆炸场初始发展及整个传播过程的模拟结果.数值模拟结果与实验测量和经验公式计算结果基本吻合,可用来减轻意外爆炸对建筑物和人体可能造成的伤害及对可能发生的爆炸事故做出风险评估.     

小型空心砌块对墙面开裂的影响

试对小型空心砌块在房屋建筑中容易产生的一些问题作探析,旨在分析产生的原因及其解决策略.小型砌块在房屋建筑中受房屋温度的影响而容易产生收缩,导致变形或裂缝.建筑中针对上述出现的问题,应该从空心砌块的材料结构和外在温度变化进行分析,采用具体的解决方法.     

陶粒混凝土空心砌块孔洞结构的优化

利用有限容积法模拟陶粒混凝土空心砌块的耦合传热过程,计算其热阻值。分析了陶粒混凝土孔洞率、孔洞形状、孔洞排列数、孔洞交错对空心砌块热阻的影响。结果表明,通过增加孔的宽度改变空心砌块孔洞率,砌块热阻总的变化很小,通过增加热流方向孔的数目来增大孔洞率可以明显改善砌块的热工性能;长边垂直于热流方向的矩形孔空心砌块热阻最大;适...     

轻集料混凝土小型空心砌块的质量分析

通过对轻集料混凝土小型空心砌块的尺寸偏差、抗压强度、吸水率、抗冻性等等技术质量分析,提出了为了保证产品质量,必须对原材料、生产工艺等进行严格的控制,并不断加强企业内部的质量管理。     

陶粒混凝土空心砌块孔洞结构的优化

利用有限容积法模拟陶粒混凝土空心砌块的耦合传热过程,计算其热阻值。分析了陶粒混凝土孔洞率、孔洞形状、孔洞排列数、孔洞交错对空心砌块热阻的影响。结果表明,通过增加孔的宽度改变空心砌块孔洞率,砌块热阻总的变化很小,通过增加热流方向孔的数目来增大孔洞率可以明显改善砌块的热工性能;长边垂直于热流方向的矩形孔空心砌块热阻最大;适当的交错排列可延长传热路径。并在此基础上提出了陶粒混凝土空心砌块的优化孔洞结构。     

砼小型空心砌块裂缝的控制

本文对混凝土空心砌块砌体裂缝类型、特征进行了综合描述,对裂缝成因作了简单分析,提出了简单的控制方法     

混凝土空心砌块的砌筑施工技术

推广应用混凝土空心砌块,根据混凝土空心砌块特点和多次试验结果以及施工规范馔写混凝土空心砌块的砌筑施工技术要点,保证混凝土空心砌块的砌筑质量。     

异型防爆墙抗空气冲击波的数值模拟

通过对比广泛认可的空气冲击波计算经验公式,验证了运用动力有限元软件AUTODYN 2D进行数值模拟计算冲击波问题的可行性与准确性;运用AUTODYN 2D计算了4种不同形式防爆墙在相同爆源距时各防爆墙的抗冲击波能力,其次计算了随爆源距的减小各种防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值,并对比分析了其变化趋势,得出4种防爆墙中(b)、(c)、(d)型防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值是随爆源距的减小而递增的,防爆效果较好。     

纤维布加固砖砌体墙平面内受力性能有限元模型

考虑一顺一丁的砌筑形式,针对纤维布加固前后砖砌体墙的特点,利用ABAQUS提供的零厚度粘结单元,建立纤维布加固砖砌体墙有限元分离模型,通过前期拟静力试验数据和相关规范公式计算结果,验证所建模型在单调荷载和往复荷载作用下的适用性。结果表明,有限元模型能有效模拟纤维布加固砖砌体墙的抗震性能,分析纤维布的加固效果,计算纤维布加固前后砖砌体墙在单调荷载作用下的受剪承载力。     

高延性混凝土面层加固受弯无筋砌体墙抗震性能试验研究

为研究高延性混凝土（HDC）加固无筋受弯砌体墙的抗震性能,设计了1片未加固砖墙、1片钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙和3片HDC面层加固砖墙进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回特性和耗能能力。结果表明：1）HDC面层和砖墙具有良好的粘结性能,可有效抑制墙体的开裂和破坏,能改善墙体的脆性破坏特征;2）HDC面层对砖墙形成良好的约束作用,提高了墙体的抗震承载力;3）HDC面层可显著提高砖墙的变形和耐损伤能力,减小或免去震后修复费用,其加固效果优于传统的钢筋网水泥砂浆面层。根据统计分析,该文给出了HDC面层加固墙体基于位移角的易损性曲线。     

OPTIMUM DESIGN OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES UNDER VARIABLE LOADINGS

This paper presents a method for optimal design of reinforced concrete (RC) structures, subjected to quasi-static variable loads and accounting for cross-sections limited ductility requirements. It consists of a very simple refinement procedure to be applied in the classical Optimal Shakedown Design, (OSD), which leads to a strengthened structure satisfying the requisite that the actual plastic relative rotations, developed at a specified set of critical sections as a result of a variable repeated loading program, do not exceed given upper limits. This strengthened design is a safe but not strictly optimal design and is obtained using the simple rule that the steel reinforcement area at every critical section of the classical OSD must be increased by an amount which is inversely proportional to the correspondent relative rotation upper limit. A few examples illustrate the easiness of such a refinement procedure.     

基于装配式技术加固的砌体墙片的力学性能研究

基于装配式技术的砌体结构加固方案可以有效提高结构的抗震能力。采用预制钢筋混凝土墙板对原有的砌体墙片进行双面外贴加固,并用销键、灌浆、后浇带等连接方式保证砌体墙片与预制钢筋混凝土墙板的共同工作。该文通过非线性有限元模型分析了未加固砌体及加固砌体结构在循环往复加载下的力学行为,探讨混凝土墙板和砌体砖墙之间的传力途径,验证加固方法和三种连接措施的有效性。分析证明：采用预制钢筋混凝土贴墙墙板的加固方案可以显著提高砌体结构的抗震性能,强度提高3倍~4倍,刚度提高2倍~3倍,满足现行抗震规范的要求。三种连接方式中,后浇带最有效,在弹性阶段传递了70%的荷载,在后期传递了80%的荷载。     

高延性混凝土加固无筋砖墙抗震性能试验研究与承载力分析

为研究高延性混凝土(HDC)加固无筋砖墙的抗震性能,设计制作了3片HDC面层加固砖墙、1片钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙和1片作为对比试件的未加固砖墙,通过拟静力试验,研究了HDC面层加固砖墙的破坏形态、滞回性能及耗能能力。试验结果表明：HDC面层可对墙体形成约束作用,延缓墙体开裂并改变墙体的破坏模式,提高墙体的承载力和延性;与钢筋网水泥砂浆面层加固相比,单面HDC加固的墙体开裂荷载与耗能能力明显提高,承载力下降缓慢。针对试件的破坏形态,考虑未开裂区加固面层对墙体水平承载力的贡献,提出了加固墙体的承载力计算方法,并根据试验结果进行了验证。     

刚性防爆墙迎爆面荷载计算方法研究

防爆墙作为一种有效的防护措施在国内外重要工程中得到了广泛应用,研究防爆墙迎爆面荷载计算方法有助于防爆墙的科学设计和合理使用。该文采用数值模拟的方法,对不同倾斜角度刚性墙迎爆面压力荷载的计算方法及不同倾角墙体的抗爆效能进行了研究。分析了冲击波在垂直墙体、迎向以及背向炸药倾斜墙体上的反射、绕流以及荷载分布规律,总结出了不同工况时墙体荷载计算方法。研究发现背向炸药倾斜的墙体与垂直墙体以及迎向炸药倾斜的墙体具有几乎相同的防护效果,但墙体所承受的荷载要低于其他两者,合理的解释了工程中存在的防爆墙后倾现象的力学机制。     

混凝土多孔砖墙体抗震性能试验研究

该文对6片混凝土多孔砖墙体进行了低周反复荷载试验研究,研究了不同类型混凝土多孔砖墙体在低周反复荷载作用下的变形规律、破坏形式、承载能力及抗震性能,探讨了高宽比、构造柱和墙体开洞对墙体初裂荷载、极限荷载和变形性能方面的影响,提出了混凝土多孔砖墙体抗剪承载力公式,研究成果可供混凝土多孔砖砌体结构的设计与研究参考。     

灌芯混凝土砌块砌体破坏准则研究

该文在Tsai-Wu 张量多项式和试验的基础上,构造出灌芯混凝土砌块砌体平面受力状态下三应力参数的破坏准则;并引入材料力学的应力转换公式,将破坏准则转换为以主应力和主应力与材料主轴夹角为参数的公式。同时,结合国内灌芯混凝土砌块砌体的试验结果,利用最小二乘法确定相关参数,最终形成可适用于工程实际应用的三次多项式破坏公式,并绘制出相应的三维和二维破坏曲面。计算结果表明,计算曲线与试验结果吻合较好,可用于中高层配筋砌块砌体剪力墙结构的设计和数值分析。     

钢板-高延性混凝土组合低矮剪力墙抗震性能试验研究

为提高低矮剪力墙的抗震性能,提出外包钢板-高延性混凝土(HDC)组合低矮剪力墙。设计了1片HDC低矮剪力墙、2片内置钢板-HDC组合低矮剪力墙和2片外包钢板-HDC组合低矮剪力墙,通过拟静力试验,研究了轴压比、配钢形式对试件破坏形态、滞回性能、承载能力、变形能力、耗能能力和刚度退化的影响。试验结果表明:HDC低矮剪力墙发生剪切破坏,内置钢板-HDC组合低矮剪力墙发生弯剪破坏,外包钢板-HDC组合低矮剪力墙发生弯曲破坏;与HDC低矮剪力墙相比,钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力和承载力明显提高;钢板-HDC组合低矮剪力墙的峰值荷载和刚度受轴压比的影响较小;轴压比从0.5变到0.7时,内置钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力降低,外包钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力没有降低;提出钢板-HDC组合低矮剪力墙受弯承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好。