RC框架结构抗连续倒塌分析

参考美国规范,运用拆除构件法,基于SAP2000通用有限元软件．对一按照我国现行规范设计的RC框架结构进行抗连续性倒塌分析,分析了移除失效柱后,剩余框架柱柱轴力的变化趋势,对比分析了柱失效位置对结构抗连续性倒塌性能的影响,并研究了层高对结构抗连续性倒塌性能的影响．得出在不考虑地震荷栽作用时：角柱失效对结构影响最大;柱失效后,剩余结构的内力重分配只集中在失效跨内,失效点上方柱基本失去支撑作用;层高对结构抗连续性倒塌性能影响较小,建议结构层高取值在3．6m～4．2m之间。     

大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析

利用有限元法对某大跨度钢结构进行连续倒塌动力分析。采用能量法和平均应力法来确定失效柱位置,在考虑列车行驶等偶然荷载的作用下,选定柱22、柱11进行连续倒塌分析。研究结果表明:柱11单根失效时,结构最大应变为2.38×10~(-3),小于钢材极限拉应变。其中远离柱11靠近柱12和柱21梁单元处产生高架层最大应力,网壳最大应力、应变出现在失效柱的网壳斜柱及相邻区失效柱;柱22单根失效时,应变最大值为3.68×10~(-3),失效柱附近梁单元产生最大应变,小于材料极限拉应变。站房网壳最大应力、应变出现在柱11支撑网壳斜柱以及邻近的网壳单元;柱11、柱22同时失效时,结构最大应变为5.78×10~(-3),较单根柱失效时应变值大幅提高,已发生塑性变形,但仍未超出材料极限塑性应变限值,双柱失效并未引发整体结构的连续性倒塌。     

钢骨混凝土框架结构抗连续倒塌分析

建筑物连续倒塌的原因主要是由于偶然或突发荷载作用,导致结构出现与初始破坏不成比例的大面积坍塌。针对这一特点,本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对一榀大跨钢骨混凝土框架结构进行数值分析。分析其在单根边柱、角柱失效情况下剩余结构动力响应,包括失效节点竖向位移、梁端弯矩、柱轴力以及框架抗连续倒塌机制。研究表明:拆除构件柱子后,离柱子越近的柱的轴力变化值越大;离拆除柱越远,梁端弯矩的影响越小;拆除边柱对与拆除中柱相比较,拆除边柱对结构的抗连续倒塌更为不利,易于出现连续性倒塌。     

贵阳201大厦抗连续倒塌分析

以贵阳201大厦为例,采用MIDAS软件对其子结构的敏感构件进行线弹性拆杆分析,采取控制截面边缘最大应力的简化判定准则,考察杆件1～4共4种单杆失效工况下结构抗连续倒塌能力。对杆件1,2均失效后的子结构进行静力非线性分析,验证框架作为子结构第二道防线的可行性。研究结果表明,在不同敏感构件失效情况下,子结构整体具有多种传力路径,能实现内力重分布,有较高的冗余度;子结构框架能作为第二道防线,结构整体具有较高的抵抗连续倒塌能力。     

钢筋混凝土框架抗连续倒塌仿真分析

本文在钢筋混凝土框架抗连续倒塌试验的基础上,运用ABAQUS仿真分析试验过程,并与试验结果比较,两者基本吻合。表明该仿真是合理的,在此基础上拓展分析现浇楼板对模型框架的抗连续倒塌性能影响。结果表明,现浇楼板能够增加框架的极限承载能力,减缓结构的连续倒塌,对其抗连续倒塌性能有一定的影响。     

悬吊楼盖结构抗连续倒塌分析

中投证券大厦楼盖通过吊杆悬挂于转换桁架的下面,转换桁架支承于两端的框架柱或剪力墙上,应避免桁架或吊杆失效导致结构发生大面积的倒塌。大厦数据机房屋面以下结构安全等级为一级,根据高规的要求,也须对主体结构进行防连续倒塌的概念设计,并进行防连续倒塌分析。文章对中投证券大厦悬吊楼盖抗连续倒塌分析进行了介绍。     

结构抗连续倒塌设计

安全性是结构设计中的第一原则,对于安全等级要求较高的建筑还应进行抗连续倒塌设计,即结构某部位在偶然荷载作用下发生局部破坏时,结构能保证结构的整体稳定性。本文首先阐述了结构连续性倒塌的概念,分析了结构抗连续性倒塌设计的主要方法,提出了提高结构抗连续倒塌能力的措施,最后结合案例进行了探讨,希望给类似项目提供点参考。     

滨海图书馆整体结构抗连续倒塌分析

滨海图书馆位于天津滨海新区文化中心,为大跨度连体结构,采用组合钢框架-支撑体系。结构第5层和第6层采用贯通两层的54m跨度的钢桁架相连,该桁架下部无支撑,整体结构竖向构件较少,因此竖向构件承受荷载较大,竖向构件失效将对结构产生重要影响,可能发生整体结构连续倒塌。采用SAP2000有限元软件,以非线性动力拆除构件法为基本分析方法,对结构地下1层与地上1层共44根柱子进行拆除,以分析结构的抗连续倒塌性能。结果表明,分别拆除44根柱子均不会引起结构的连续倒塌,滨海图书馆整体结构抗连续倒塌性能良好。     

钢筋混凝土多层框架结构抗连续倒塌分析

在国内外关于结构抗连续性倒塌的研究现状及主要成果基础上,总结了结构抗连续性倒塌设计方法,运用PKPM软件作为计算手段,采用拆除构件法对钢筋混凝土框架结构进行抗连续性倒塌能力研究.     

偶然事件下框架结构抗连续倒塌分析

戴高乐机场发生坍塌事故后,结构体系局部发生破坏后对整体结构的影响程度愈来愈受到结构工程师的关注。本文作者研究了偶然事件对框架结构的影响特点,分析了框架结构在偶然作用下的破坏规律,以此确定采用备用荷载路径方法和局部抵抗特殊偶然作用法分析框架结构抗连续倒塌能力的具体操作方法。     

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。     

某活动中心抗连续倒塌评估分析

按我国现行《建筑结构抗倒塌设计规范:CECS392∶2014》[1]拆除构件法的要求,选取某活动中心易遭到撞击、爆炸等偶然事件袭击的1层角柱、周边柱作为敏感构件,对敏感构件拆除失效后的中央锥体钢结构子结构进行抗连续倒塌评估分析,得出如下结论:拆除敏感构件后,剩余结构形成新的传力路径,结构内力发生重分布,弯矩内力图保持连续;中央锥体结构冗余度较高,不会发生连续倒塌;种植屋面恒荷载较大,较多杆件超过钢材屈服应力,易发生连续倒塌。工程中应对重载屋面连续倒塌引起足够重视。     

钢筋混凝土框架抗连续倒塌的仿真分析

为研究钢筋混凝土框架结构的连续倒塌受力机理,在角柱失效倒塌试验基础上,运用ABAQUS有限元软件对钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真分析。考虑到角柱失效倒塌过程中地梁和对角区域的构件几乎没有破坏,建模中只在角柱区域建立了钢筋混凝土板;同时考虑到位移加载方式简单而且模型更易收敛,故仿真倒塌全程采用位移控制。通过仿真得到了结构的荷载 位移曲线、框架的位移曲线、钢筋和混凝土应力曲线、破坏形态等,并与试验结果进行对比。结果表明:仿真结果和试验结果基本一致;角柱失效时,框架经历了弹性阶段、塑性铰形成阶段和失效阶段;该仿真能够较好地模拟框架模型连续倒塌的过程,并且能揭示倒塌破坏过程的受力特点。     

建筑结构抗连续倒塌研究进展

通过对抗连续倒塌设计的提出,介绍了国外规范关于结构抗连续性倒塌的设计方法,目前国内抗连续倒塌的相关试验及研究成果以及我国规范在抗连续倒塌设计中的目标要求。在工程经验及研究的基础上,总结了提高结构抗连续性倒塌的若干措施及建议,最后提出了结构抗连续倒塌研究的发展方向。     

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。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。     

整体张拉式钢索膜结构抗连续倒塌分析

以整体张拉式钢索膜结构为对象,考虑材料非线性与几何非线性,建立了相应的有限元分析模型。通过敏感性分析确定了钢结构系统与索系统的关键构件。采用考虑初始状态的等效瞬时加载法对该钢索膜结构体系进行结构抗连续倒塌能力分析。结果表明:对于索系统,两侧的背索是维持结构整体性能的关键构件;由于存在备用荷载路径,中间部位的索失效后,整体结构变形较小;钢结构系统中由于下部支承结构冗余度较高,无论单根桁架柱、斜撑柱或1对斜撑柱失效后结构响应均变化不大;桁架梁的跨中下弦杆与桅杆失效后会引发结构响应较大变化,可确定其为关键构件;中间榀桁架梁跨中下弦杆与下悬索的失效不会导致结构发生连续倒塌;两侧索结构由于缺乏备用荷载路径,背索与桅杆失效会导致结构局部破坏。     

北京新机场航站楼屋顶钢结构抗连续倒塌分析

北京新机场航站楼屋顶及其支承屋顶的结构均为钢结构,屋顶钢结构分为6个区域,包括中央大厅主楼及5条指廊。中央大厅主楼设置6组C形柱,形成直径180m的中央大厅空间,在跨度较大的北中央大厅加设2组C形柱减小结构跨度,C形柱采用格构柱的结构形式;指廊区由钢柱和外幕墙柱形成稳定结构体系。采用有限元分析方法,研究了航站楼C形柱的抗连续倒塌性能、航站楼整体结构的抗连续倒塌性能、C形柱失效影响范围以及指廊结构的抗连续倒塌性能。结果表明,C形柱抗连续倒塌性能良好,局部柱失效后其他柱柱底反力变化值可以为下部混凝土支承结构提供极限承载力设计依据;整体结构抗连续倒塌性能及失效影响范围分析可以为C形柱的性能目标提供制定依据;在1根主支承柱失效时,指廊钢结构不会发生连续倒塌。     

超长复杂隔震结构抗连续倒塌性能分析

以某医院的超长复杂隔震结构为工程背景,对超长复杂隔震结构进行了抗连续倒塌研究。运用非线性有限元软件建立考虑楼板作用的精细三维模型和未考虑楼板作用的简化三维模型,通过非线性动力拆除构件法对两种模型进行了分析,对比两种模型的抗倒塌能力。结果表明：该超长复杂隔震结构仅拆除1根柱时,结构未发生连续倒塌,且角柱对该隔震结构的连续倒塌影响较大|拆除2根柱时,未考虑楼板作用的简化三维模型发生了连续倒塌,而考虑楼板作用的精细三维模型未发生连续倒塌。因此,不考虑楼板作用的简化三维模型计算结果会偏于保守,进行结构抗连续倒塌时需考虑楼板的影响。     

海口双子塔-南塔结构抗连续倒塌分析

结构连续倒塌会造成严重生命财产损失,高层建筑在偶然作用发生时应具有适宜的抗连续倒塌能力。采用《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)的拆除构件法和附加侧向偶然作用法计算分析了海口双子塔-南塔结构抗连续倒塌性能,结果表明剩余构件的应力比满足抗连续倒塌要求;动力弹塑性计算方法复核验算结果表明,结构因构件拆除而产生的动力效应并不明显,剩余构件均未出现塑性行为。两种方法均表明海口双子塔-南塔结构具有良好的冗余度和抗连续倒塌能力。