强震作用下斜拉桥模型的倒塌破坏模式

基于斜拉桥模型地震模拟振动台试验和LS-DYNA显式积分有限元模型,提出了相应的构件失效准则和结构倒塌失效准则,对斜拉桥在强震作用下单一构件破坏模式以及多构件破坏耦合作用的倒塌破坏模式进行了分析和探讨。研究表明:考虑单一构件破坏时,支座失效和拉索脱锚是强震作用下斜拉桥的主要破坏模式;考虑多构件破坏耦合作用时,不同地震波的频谱效应对斜拉桥模型的倒塌模式影响较大,卓越周期较长的地震动作用下斜拉桥发生倒塌破坏的危险性较高,且倒塌均是由于边支座脱空、拉索脱锚、主梁下坠,导致主梁端部竖向位移达到倒塌限值而发生;斜拉桥模型在仅考虑单向地震动输入作用下发生倒塌的危险性要明显小于双向和三向地震动输入的情况。     

单层钢筋混凝土框架结构水平向连续倒塌试验研究

钢筋混凝土(RC)框架结构因竖向构件抗侧能力不足而引起的水平向连续倒塌模式会引起破坏在更大的范围内传播,目前国内外关于RC框架结构水平向连续倒塌的研究有待深入。试验中设计了一榀非对称的单层RC平面框架,对其进行静力倒塌试验,分析了该框架在局部竖向构件失效后的水平向连续倒塌的受力机理和倒塌抗力。结果表明:RC框架在水平向连续倒塌的最终破坏形式为梁端和柱底发生塑性破坏、框架形成机构;柱对梁板水平约束的不足导致梁板在压拱机制下发生了较大的竖向位移,使得梁板内压力对该阶段的框架倒塌抗力贡献降低;梁板在悬链线机制下的倒塌抗力受柱提供的水平约束的刚度和承载力的影响,当约束不足时框架倒塌抗力随竖向位移的增大不断下降,这与既有竖向倒塌试验结果相反。     

建筑防震减灾安全问答

1、地震为什么会造成房屋的破坏？ 答：据统计，世界上130次巨大的地震灾害中，90％-95％的伤亡是由于建筑物倒塌造成的。地震时造成房屋破坏的“元凶”是地震力。什么是地震力？简单地说，这是一种惯性力，行驶的汽车紧急刹车时，车上的人会向前倾刨，就是惯性力的作用。地震时地震波引起地面震动产生的地震力作用于建筑物，如果房屋经受不住地震力的作用，轻者损坏，重者就会倒塌；地震越强。房屋所受到的地震力越大。破坏就越严重。     

新书推荐 《建筑钢结构抗连续倒塌的机理、评估与鲁棒性提升》

正连续倒塌(Progressive collapse)是指由偶然因素引起的局部破坏最终导致结构的大部分甚至整体倒塌的事故。连续倒塌最终可能导致破坏的严重性使得人们必须对其发展规律进行研究,进而在结构设计阶段将此种破坏的出现概率和可能导致的经济损失限制在可以接受的程度。建筑结构鲁棒性(Robustness)是指在偶然灾变作用导致部分竖向承重构件失效的条件下,建筑结构不发生连续倒塌破坏的能力,是当前结构工程学术研究焦点和工程设计关注重点之一。     

意外荷载作用下建筑结构抗连续性倒塌分析

本文对建筑结构连续倒塌的原因进行分析,探讨意外荷载作用下建筑结构连续性倒塌的分析方法,提出确定失效构件位置的原则,对竖向承重构件失效后荷载的施加范围做了调整。在此基础上,对6层的钢筋混凝土框架结构进行了连续性倒塌分析。分析结果表明,按我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力不足。底层内柱失效后,结构存在较大的连续...     

综合吊挂体系抗连续倒塌性能分析

综合吊挂体系构件破坏可能引起体系发生连续性倒塌,采用有限元分析综合吊挂体系单根吊杆及吊杆群组失效后剩余结构的应力及应变特性,判断构件破坏及确定倒塌范围。结果表明单根吊杆破坏会引起相邻吊杆及桥架破坏,吊杆群组破坏会引发局部吊挂体系倒塌。通过在关键部位设置冗余约束可以提高体系的鲁棒性。采用具有良好抗震性能的斜拉杆侧向约束构件,竖向吊杆失效后水平支撑通过斜拉杆与两侧主钢梁形成新的有效传力体系,单根吊杆及吊杆群组发生破坏后均不会向周边扩展。采用紧邻双斜拉杆体系进行综合吊挂体系分区,可控制综合吊挂体系子区域面积满足抗连续倒塌范围。     

建筑防震减灾安全问答

1、地震为什么会造成房屋的破坏？ 答：据统计,世界上130次巨大的地震灾害中,90％-95％的伤亡是由于建筑物倒塌造成的。地震时造成房屋破坏的“元凶”是地震力。什么是地震力？简单地说,这是一种惯性力,行驶的汽车紧急刹车时,车上的人会向前倾刨,就是惯性力的作用。地震时地震波引起地面震动产生的地震力作用于建筑物,如果房屋经受不住地震力的作用,轻者损坏,重者就会倒塌;地震越强。房屋所受到的地震力越大。破坏就越严重。     

全填充墙钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能研究

现有建筑结构的抗连续倒塌设计主要以提高失效柱上部梁构件的梁机制和悬链线机制承载力作为主要的设防目标,忽略了既有非结构构件共同承担竖向构件失效后的抗倒塌能力贡献。为研究填充墙对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌性能的影响,该文对拆除中柱构件后的全填充墙钢管混凝土柱 压型钢板组合梁框架剩余结构进行单调竖向静力加载,获得试件竖向荷载 位移关系曲线、整体/局部破坏模式以及构件关键部位的应变变化曲线,并与钢管混凝土组合框架倒塌试验结果进行对比分析。研究结果表明：该类结构的荷载 位移关系曲线分为四个阶段,弹性阶段、弹塑性阶段、裂缝发展阶段和破坏阶段。填充墙作用可以提高钢管混凝土组合框架的抗倒塌承载力,但结构的延性有所降低。基于试验研究结果,利用ABAQUS/Implicit建立了全填充墙钢管混凝土组合框架抗倒塌精细化有限元模型,并验证了建模方法的合理性。在此基础上,分析了不同填充墙开洞率对钢管混凝土组合框架抗倒塌承载力和破坏模式的影响,发现不同开洞率对试件的初始刚度、峰值荷载和位移延性均有一定影响,研究结果以期为该类结构的抗倒塌设计提供一定的参考。     

基础隔震结构连续倒塌动力效应及其作用区域分析

为研究基础隔震结构初始局部破坏引起的动力效应和动力效应影响区域,本文采用瞬时卸栽法对基础隔震结构进行了动力连续倒塌分析。使用SeismoStruct软件建立有限元模型,以发生局部失效后的结构与原结构的梁端弯矩比、柱轴力比、梁内轴力及支座位移为指标,分析了动力效应作用区域。研究表明,角部构件失效后上部节点的竖向位移较大,更容易发生连续倒塌;局部构件失效后对剩余结构产生的影响以失效点为中心向四周递减,对相邻短跨方向构件的动力影响大于长跨方向构件;由于隔震支座失效使隔震层抗侧刚度减弱,所以相比底层柱失效,隔震支座失效会使隔震层产生较大的位移。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌极限状态可靠度分析

将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好和损伤结构的概率抗竖向连续倒塌能力分析及参数灵敏度分析。采用整体可靠度方法,分析了损伤结构的竖向连续倒塌条件失效概率。基于系统可靠度理论和全概率方法,分析了RC框架结构发生侧向增量倒塌以及构件地震损伤引起的结构竖向连续倒塌的联合失效概率。分析结果表明,按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构具有良好的抗连续倒塌能力。     

钢框架结构动力连续倒塌分析

采用可考虑塑性分布的梁柱单元模拟材料非线性,并建立了考虑初始变形的动力连续倒塌分析模型。通过对钢框架结构进行详细的连续倒塌分析,研究了底层柱失效时间对结构响应的影响和竖向荷载传力路径以及梁的受力机理,并对框架破坏后的连续倒塌状况进行了评估。结果表明,失效时间小于自振周期时,失效时间的长短对框架的动力响应有显著影响;局部破坏导致上部结构形成新的竖向传力路径,上部不平衡的竖向荷载由失效柱相邻的柱承担;结构在局部承重柱失效后上部梁中弯矩内力发生重分布现象,失效柱上方的梁端弯矩作用方向发生改变,且弯矩值明显增大。文中按我国规范设计的框架结构在单根柱失效的情况下不会发生连续倒塌。     

砖石结构工程事故的评定方法

砖墙、砖柱承重的混合结构是当前民用建筑中主要的结构形式之一。由于砖砌体是不均质的复合材料体,受力不均匀,内应力比较复杂,抗压能力较高,抗拉能力较低,所以它多用作受压构件。在混合结构中,砖砌体是主要构件,一旦破坏,将导致整座房屋倒塌。这种破坏属于脆性破坏,破坏前没有很大变形等预兆,若不注意就会迅速倒塌。据全国统计,1980-1984年间,由砖墙、砖柱引起的房屋倒塌占总房屋倒塌数的53.8%。砖墙、砖柱尚未倒塌前,若能及时发现,马上     

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。     

钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能研究

钢筋混凝土柱是竖向承重构件,地震影响下容易发生破坏。我国许多钢筋混凝土结构都处于地震区,当承重柱受到破坏且不易修复的情况下,考虑到抗震防灾,即使结构没有倒塌也要对其进行拆除并重新建设。因此,对钢筋混凝土柱地震破坏方式及性能进行研究显得尤为重要。确保钢筋混凝土柱的承载力及延性,才能避免地震作用下破坏坍塌事故的发生。     

建筑结构抗倒塌分析方法

建筑结构的倒塌可分为两种模式:建筑物侧向增量倒塌与竖向连续倒塌。本文论述了建筑物结构失效模式的如何辨识以及侧向倒塌能力点确定准则的相关研究进展。介绍了现有的连续倒塌研究方法,尤其是基于备用荷载路径的竖向非线性动力分析方法。为建筑结构整体抗震可靠度研究以及结构抗震性能评定与设计提供参考。     

抗震框架施工中的几个问题

抗震框架施工中的关键部位在哪里?首先要看到现浇整体钢筋砼框架本身就有较强的抗震能力;其次要特别加强柱的承重力,加强钢筋对砼的约束作用,保证水平构件如梁和板中钢筋的连续性;更要特别强调结构的竖向承载能力,因建筑物经强烈地震后,一些薄弱部位的竖向承重构件会遭到一定程度的损伤,要靠这些构件发挥出最大的强度潜力将重力支撑住,同时这些受损伤的部件靠最低限度的拉接使其不散架。所以在施工图的设计上考虑了大地震时结构还要在超弹性阶段进行工作,使结构务有适当的塑性阶段的变形能力,达到地震作用下不会发生脆性破坏。因此施工上应注重以下问题:     

钢筋混凝土框架—核心筒结构模拟地震倒塌试验研究

钢筋混凝土框架-核心筒结构是高层建筑结构中常用的结构形式。如何有效地探寻此类结构体系在强震作用下的倒塌机理是目前高层及超高层结构抗震性能评估的核心问题之一。设计了1:15的框架-核心筒结构模拟地震振动台试验,该结构底层一个角柱由千斤顶代替,通过千斤顶卸载模拟结构角柱破坏在地震作用等偶然作用下的破坏;再输入31个地震工况直至结构倒塌破坏,模拟角柱失效后结构在地震中的破坏以及倒塌过程。试验分析表明,底层柱的失效加剧了地震作用破坏的集中效应,底层竖向构件严重破坏并最终导致结构倒塌。     

钢筋混凝土框架边柱突然失效模拟试验与分析研究

在偶然荷载作用下结构的失效机理是结构设计研究的重要内容。为研究框架结构在边柱突然失效瞬间结构的动力反应、内力重分布和破坏形态,湖南大学与美国南加州大学(USC)、美国加州大学戴维斯分校(UCDAVIS)、美国国家标准技术研究所(NIST)共同进行了1/2比例的3层3跨钢筋混凝土空间框架的倒塌试验。通过研究破坏瞬间结构的位移反应、加速度反应、钢筋应变和裂缝分布情况,揭示结构在竖向构件突然失效时结构的抗倒塌性能。研究结果表明按照抗震规范进行设计的框架结构在底层单个边柱突然失效时具有较好的抗连续倒塌性能,动力效应对结构的影响并不显著。并采用SAP2000有限元软件对结构在竖向构件突然失效时的位移反应、内力变化进行模拟分析,分析结果与试验结果吻和良好。     

Geiger型索穹顶结构模型抗连续倒塌试验研究

索穹顶结构冗余度低,关键构件的破坏可能会引起结构连续倒塌。为了解索穹顶结构的抗倒塌性能,并找出影响该结构体系抗连续倒塌性能的关键构件,采用拆除构件法对跨度6 m的Geiger型索穹顶结构模型进行了抗连续倒塌试验研究。结果表明：单根构件破断后,除个别构件外,其他大多数构件的内力均减小;不同工况下,产生最大竖向位移的节点随破断构件的位置不同而不同,单根构件破断引起的结构最大竖向位移为跨度的1/14;影响索穹顶结构抗连续倒塌性能的关键构件是环索及外斜索;对于同类型构件,构件失效位置对结构抗倒塌性能的影响由内向外依次增大;保证外圈环索不失效是索穹顶结构抗倒塌的关键。     

多层砖混结构抗震设计的几点建议

砖混结构是由粘土砖和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的脆性结构,其抗拉和抗剪能力均较低,在强烈地震作用下,易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌。本文结合实践,阐述了多层砖混结构设计过程中需要注意的几个抗震概念。