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。     

大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析关键问题研究

对大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析中的关键问题进行研究,运用等效荷载瞬时卸载法对结构进行抗连续倒塌的动力分析,并借鉴美国规范对等效荷载提出取值方法建议。分析表明,应用等效荷载瞬时卸载法分析结构抗连续倒塌的精度主要取决于加载的时程曲线。根据动力学知识推导出求解结构关键构件失效前等效荷载最小作用时间的计算式,并与实际工程算例进行比较,其结果吻合较好。同时通过有限元数值分析,提出等效荷载卸载的最长时间为构件失效后模型的第1阶竖向自振周期的1/10。通过实际工程算例介绍抗连续倒塌动力分析的承载力和变形判定准则,分析在关键构件失效瞬间结构的应力比和变形能否满足设计要求。结果表明,应用等效荷载瞬时卸载法模拟大跨度钢结构关键构件失效后的受力和变形情况可行,与静力法相互补充可对大跨度钢结构进行抗连续倒塌分析。     

隔震结构倒塌动力影响因素及鲁棒性分析

为分析隔震结构竖向连续倒塌非线性动力响应影响因素,基于备用荷载路径法原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对隔震结构进行了倒塌动力响应分析。此外,依据冗余度指标,提出定量评估隔震结构竖向连续倒塌鲁棒性方法,利用该方法分析了不同跨度、不同层高的损伤隔震结构三种鲁棒性指标,判断结构在遭遇原设计荷载时是否会发生竖向连续倒塌。研究结果表明:随失效时间增长,结构的倒塌动力效应减弱;隔震结构鲁棒性随层高的增大而降低,随结构跨度的增大而降低;不等跨隔震结构当其长跨边柱隔震支座失效时,更易发生竖向连续倒塌。     

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。     

基于应力比值法的张弦结构动力放大系数研究

在结构连续倒塌分析中,可通过荷载动力放大系数将静力荷载进行放大,从而间接模拟结构的动力响应.目前国内外相关文献中关于动力放大系数取值的观点不同.对于空间结构,杆件失效后剩余结构容易出现塑性;塑性程度对动力放大系数影响较大,使得动力放大系数具有不确定性.提出采用应力比值法研究张弦结构的动力放大系数,其过程为:在设计荷载组合下控制结构不同的平均应力比值,得到不同构件截面大小的结构模型,然后对这些模型进行动力放大系数的分析.为了充分研究动力放大响应,分别定义了弹性位移动力放大系数、弹塑性动力放大系数和荷载动力放大系数.分析结果表明:对于张弦结构,弹性动力放大系数最大不超过2.0;由于塑性的发展,弹塑性动力放大系数有可能超过2.0.荷载动力放大系数取2.0比较保守;建议索破坏时荷载动力放大系数取1.6 ～1.8,其他重要构件破坏时荷载动力放大系数取1.3 ～1.5.     

萧山国际机场T4航站楼钢结构屋盖连续倒塌分析

对萧山国际机场T4航站楼钢结构屋盖关键构件失效后的抗连续倒塌能力进行了分析研究,根据本工程特点,采用瞬态动力时程分析方法分析了不同支撑柱失效后是否会造成结构的连续倒塌,给出了关键构件性能水平划分等级以及相应技术措施建议。     

弹簧阻尼支座对体育场钢结构抗连续倒塌的减振分析

阐述了弹簧阻尼支座减振原理,给出了其构造形式,介绍了拆除构件法中采用非线性动力分析方法的计算原理,以第三届亚洲青年运动会体育场钢结构屋盖作为研究对象,对拉杆系统连续失效情况下结构的响应进行分析,研究弹簧阻尼支座对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:体育场钢结构屋盖的抗连续倒塌能力良好,拉杆系统连续失效结构悬挑端最大竖向位移为387 mm,挠度为1/90,不会导致结构整体倒塌; 构件拆除后,结构立即进入运动状态,结构动能、应变能、悬挑端竖向位移、支座腹杆应力均在拆除瞬间陡增,达到峰值后逐步减小,并随时间增加反复振荡,最后趋于稳定,结构重新达到稳定平衡; 采用非线性动力方法计算的悬挑端竖向位移、关键杆件应力略大于静力分析方法,偏于安全; 弹簧阻尼支座能有效减小结构动力响应,提高结构防连续倒塌能力,其减振效果受弹簧和阻尼共同影响; 当结构采用了弹簧阻尼支座等消能部件时,对结构进行抗连续倒塌分析时应采用非线性动力分析方法考虑消能部件的有利影响。     

考虑楼板效应的钢框架结构连续倒塌分析

基于抽柱法对GSA2003建议的角柱失效、边柱失效及内柱失效三种工况对一钢框架结构进行了连续倒塌模拟。通过对比不同失效时间这三种工况下剩余结构竖向位移时程曲线、静力及动力荷载作用下抗力提高系数曲线来探究楼板对结构抗连续倒塌能力的影响。以1/10剩余结构竖向自振周期T_2/10为失效时间,探究在抽柱后,楼板对剩余结构传力路径的影响作用。结果表明:失效时间越短,纯框架结构振动响应越明显,含楼板结构仅在角柱失效工况下失效时间对结构振动响应影响明显;以T_2/10可较好的反映构件失效后剩余结构动力响应,忽略楼板作用可能低估结构抗连续倒塌能力,边柱失效及内柱失效工况下楼板对结构抗连续倒塌能力改善较明显;通过抗力提高系数R可知,失效时间较长时,动力分析与静力分析结构比较接近,可采用静力分析代替动力分析;楼板加速结构新传力路径的形成,提高了结构整体稳定性,提高了结构的抗连续倒塌能力。     

考虑楼梯的框架结构连续倒塌分析

利用有限元软件SAP2000的动力非线性计算方法对考虑楼梯与不考虑楼梯两种情况下的框架进行连续倒塌计算,对比分析了楼梯位置处两处框架柱失效时框架的抗连续倒塌能力。分析结果表明:当楼梯部位的柱失效时,考虑楼梯与不考虑楼梯对框架的连续倒塌计算影响很大。考虑楼梯后,模型失效点处的位移和框架梁的内力减小,部分柱内力增大;楼梯构件受力改变,可能会因此失效,但有利于实现荷载的多路径传递,从而对框架的抗连续倒塌有利。     

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...     

建筑物抗连续倒塌研究现状和亟待解决的问题

主要介绍了目前国外对结构进行连续倒塌评估和设计的方法,比较了各国规范相关条文的异同,概述了目前的连续倒塌试验研究方法,提出了结构连续倒塌研究中亟待解决的问题,为进一步研究提供参考。     

偶然荷载结构抗连续倒塌的设计方法

对于结构抗连续倒塌的设计研究,国外的设计规范中相继作了相关的抗倒塌要求规定,但是这些规范给出的只是概念性的要求,没有可操作可实施的设计方法,国内的设计规范此方面的研究还是空白。因此目前结构设计难以实现抗连续倒塌的性能设计。本文采用静力非线性有限元倒塌分析法,进行连续倒塌计算分析,提出与中国设计规范背景相适宜的、具有可操作性的抗连续倒塌设计方法。     

莫斯科中国贸易中心工程防止结构连续倒塌设计

建筑抗倒塌问题近年来在欧美国家得到广泛关注。结合莫斯科中国贸易中心工程的防止结构连续倒塌设计,比较了国外一些相关设计规范和标准之间的相互关系,提出满足俄罗斯规范要求的防止连续倒塌设计计算方法,并将其与正常情况下的结构计算进行比较,找出其中带规律性的问题。     

多层钢框架抗连续性倒塌分析

自1968年英国Ronan Point公寓倒塌事件以来,国外已经对连续倒塌问题进行了四十多年的研究,并编制了相关设计规范;而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法。参考美国公共事务管理局编制《联邦办公楼和大型现代建筑连续性倒塌分析和设计指南》（GSA2003）提供的设计方法和流程,利用ABAQUS有限元软件,采用拆除构件法,对一榀钢框架进行了连续倒塌分析,得出此框架满足抗连续倒塌相应要求以及相应的受力特性和位移特点。     

大跨度空间结构连续性倒塌研究方法与现状

大跨度空间结构的空间体量大、覆盖范围广,因而在遭遇非预期荷载作用并因局部失效诱致整体结构发生连续性倒塌时,会造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失。国内外针对框架结构连续性倒塌事故的研究已比较成熟,形成了统一的设计指导思想和相应的设计规范,但针对大跨度空间结构连续倒塌的研究尚处于起步阶段。结合已有成果,对大跨度空间结构连续性倒塌研究所用的数值、试验和理论方法作出评述。数值模拟方面,分析了描述不连续位移场和冲击 碰撞等关键问题,并展望了多尺度数值计算方法在倒塌模拟上的应用;试验研究方面,借鉴已有试验,指出了大跨度空间结构倒塌试验中的破断触发和位移量测等关键技术;理论分析方面,总结了各类结构的抗倒塌机制、鲁棒性评价方法和简化评估方法。     

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。     

Progressive collapse resisting capacity of braced frames

In this study, the progressive collapse potential of braced frames was investigated using nonlinear static and dynamic analyses. Eight different bracing types were considered and their performances were compared with those of a special moment‐resisting frame designed with the same design load. According to the pushdown analysis results, most braced frames designed per current design codes satisfied the design guidelines for progressive collapse initiated by loss of a first story interior column; however, most model structures showed brittle failure mode caused by buckling of braces and columns. Among the braced frames considered, the inverted‐V type braced frames showed superior ductile behaviour during progressive collapse. The nonlinear dynamic analysis results showed that all the braced structures remained in stable condition after sudden removal of a column, and their deflections were less than that of the moment‐resisting frame. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

装配式混凝土框架结构防连续倒塌研究中的几个问题

探讨了装配式混凝土框架结构防连续倒塌研究中几个值得关注的问题;强调了防连续倒塌子结构受力机制的复合与机制转移的全受力过程、楼板和空间受力对受力机制的影响;指出结构防连续倒塌设计相关的国内外规范在设计方法、界定倒塌范围、荷载组合、验收标准等方面均存在一定的差异。结果表明:装配式混凝土框架结构与现浇混凝土结构的以下差异值得注意,主要包括初始缺陷、节点/连接与结构体系的关联性、“等同现浇”的内涵与困惑、现有设计方法的适用性;装配式混凝土框架结构的防连续倒塌研究内容和重点应在整体稳固性分析与量化指标、节点和子结构试验、数值模拟与参数分析、设计方法等方面。这些问题的阐述可为装配式混凝土框架结构研究和设计提供一定参考。     

结构工程抗倒塌设计研究综述

分析了地震、爆炸、冲击等造成结构倒塌的原因,指出了倒塌结构在设计、施工等方面存在的问题;归纳了现行规范在抗倒塌设计方面的相关内容,特别指出了中国规范在这方面的不足;总结了现有的破坏准则和抗倒塌设计方法,指出了其中的不足;最后从破坏准则、设计方法、规范修订等多个方面对今后的研究工作做了展望。     

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.