关于结构抗连续倒塌设计方法及国外规范的探讨

介绍了连续倒塌的概念,从概念设计法、拉结构件法、拆除构件法、关键构件法四方面,分析了建筑结构抗连续倒塌的设计方法,并探讨了国外抗连续倒塌的规范要求,以供参考借鉴。     

钢框架结构抗连续倒塌设计方法研究进展

近年来,频繁发生的一系列建筑物连续倒塌事件,造成了重大的人员伤亡和巨大的经济损失,增强结构抗连续倒塌能力的分析研究具有重要意义.针对国内外钢框架结构的抗连续倒塌设计方法的研究进展进行了综述,分析了概念设计法、拉接强度设计法、拆除构件法以及关键构件法的特点和不足之处,并对拆除构件法的分析步骤及改进措施进行了分析,以期为钢框架抗连续倒塌的工程应用提供参考.     

基于拆除构件法的建筑结构抗连续倒塌研究进展

连续倒塌一旦发生就会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,研究结构在遭受意外荷载时跨越局部破坏区域的抗连续倒塌性能具有重要意义。作为连续倒塌分析和抗连续倒塌设计的重要研究方法,拆除构件法既能较好地评价结构的抗连续倒塌性能,又能有效地提高结构的抗连续倒塌能力。为进一步提高拆除构件法的计算精度和效率,本文首先阐述了连续倒塌破坏机理和拆除构件法基本原理,在此基础上,重点分析了计算模型和计算方法对拆除构件法计算精度和效率的影响,最后指出了目前研究中存在的不足及今后研究中应加强的内容。     

局部爆炸作用下混凝土框架结构抗连续倒塌设计

采用替代路径法对按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构进行局部爆炸作用下抗连续倒塌设计验算和再设计.竖向构件移除位置、荷载组合、构件失效准则以及结构破坏范围限值均参考美国<结构抗连续倒塌设计>(UFC4-023-03)中的规定,改进了其中的构件塑性铰模型,采用条分法得到了纯弯和压弯构件塑性铰的荷载-变形全过程,以合理描述构件受力性能.研究发现,常规设计难以保证结构在局部爆炸作用下不发生连续倒塌.随后进行了参数研究,以认识重要参数对结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明,减少柱距后结构抗连续倒塌性能提高明显,而提高结构抗震设防烈度的方法效果不明显,增加结构层数则会削弱结构的抗连续倒塌能力.在此基础上给出了三个抗连续倒塌设计方案并进行了经济性比较.比较表明,同时提高结构的冗余度和构件的承载力具有较好的经济性.     

结构抗连续倒塌设计方法评述

首先对目前国外规范中的概念设计法、拉结法、替代荷载路径法和局部抗力设计法等结构抗连续倒塌设计方法进行了比较分析.然后从抗震设计、改进替代荷载路径法、结构鲁棒性以及能量守恒原理等角度,对目前抗倒塌设计方法的研究进展进行了评述,阐明其研究原理、研究现状、成果及优缺点.分析结果表明,敏感性分析方法用于结构抗倒塌设计具有相对优势,但应解决荷载效应组合、构件的重要性顺序以及关键构件和敏感构件的计算方法和分级判断标准等关键问题.     

国外RC框架抗连续倒塌设计方法的检验与分析

建筑结构在意外事件时的连续倒塌已成为严重威胁公共安全的重要问题。参考美国国防部编制的《结构抗连续倒塌设计》(DoD 2005)提供的设计流程,对按照我国现行规范设计的8层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真分析,研究了其抗连续倒塌能力。并应用拉结强度法和拆除构件法,对该框架进行了抗连续倒塌设计,建立了将国外规范中的抗连续倒塌设计方法应用于我国框架结构的设计实例,并指出了其中存在的一些问题。     

基于能量法的板柱结构抗连续倒塌设计

主要内容为基于能量法的板柱结构抗连续倒塌设计方法研究.首先,从力学机制和抗力分布规律出发,提出了基于塑性铰线理论的板柱结构抗连续倒塌设计方法.然后,采用非线性动力拆除构件法对一典型的板柱结构模型进行抗连续倒塌性能分析,研究了不同部位发生局部破坏后的力学响应.最后,对结构设计进行针对性的改进,并证明了该种设计方法的有效性和可靠性.     

混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法

介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计目标和有关设计规定。结合按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构的实际情况和抗连续倒塌设计目标,在大量分析研究的基础上,提出了对我国框架结构抗连续性倒塌的概念设计方法、拉结强度设计方法和拆除构件设计法,并给出了有关配筋构造措施。     

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。     

采用优化方法进行钢框架抗连续倒塌设计

采用结构优化方法设计钢框架,提高其对临界柱突然拆除而引起的连续倒塌的抵抗性能。利用美国UFC规范抗连续倒塌设计中建议的线性静力、非线性静力或非线性动力分析方法,采用构件拆除法获得结构抗连续倒塌性能。以某9层3跨规则钢框架平面模型为例,优化构件尺寸使总用钢量最小,并满足AISC抗震规范和UFC规范抗连续倒塌的要求。结果表明:无论采用哪种分析方法,最小用钢量抗震设计都不能明确考虑连续倒塌且不能满足构件拆除法的要求。采用线性静力方法进行抗连续倒塌设计最保守,效果最差。相比而言,若以UFC抗连续倒塌允许值为标准,只要模型和计算过程正确,非线性静力和动力分析能使设计更经济。