考虑填充墙平面内外相互作用评估RC框架-填充墙结构抗整体性倒塌能力

首先简要阐述了可模拟填充墙平面内外相互作用的纤维离散化梁-柱单元模型。其次,基于OpenSees分析软件,对某倒塌试验的4层钢筋混凝土框架-填充墙结构进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果的对比表明考虑平面内外相互作用的纤维离散化梁-柱单元模型模拟框架-填充墙结构中的填充墙是有效的。最后,基于校准后的数值分析模型,利用OpenSees分析软件对某钢筋混凝土框架-填充墙结构教学楼,区分考虑和不考虑填充墙平面内外相互作用两种情况,分别建立三维空间模型,进行了静力推覆分析和增量动力分析,进而利用24条地震动记录输入下的增量动力分析结果,给出了具有50%倒塌概率的结构抗整体性倒塌能力。分析结果对比表明不考虑填充墙平面内外相互作用会明显低估结构的抗倒塌能力。     

主要设计参数对规则RC框架结构抗连续倒塌性能的影响

连续倒塌是指由意外事件造成工程结构的局部破坏并形成连锁反应,最终导致结构大范围破坏甚至整体倒塌,其中结构系统的冗余承载力对其抗连续倒塌性能具有显著影响。为满足工程快速评估的需要,分析、总结了主要设计参数对规则框架结构抗连续倒塌性能的影响规律。按照规范设计了18个典型钢筋混凝土(RC)规则框架,分别考虑了不同抗震设防烈度、结构总楼层数、结构跨度3个主要设计参数对结构冗余承载力的影响;采用纤维梁模型建立了所有典型框架的有限元模型,其中梁采用T形截面建模考虑有效翼缘宽度范围内楼板的贡献;采用非线性动力拆除构件法分析了框架在不同部位发生初始破坏时的连续倒塌响应,以及主要设计参数对结构连续倒塌影响的规律。     

浅谈建筑物倒塌的主要原因与防止连续倒塌的对策

建筑结构体系在偶然荷载作用下会发生局部的破坏,所以整体结构受力会发生大的变化,为了避免连续倒塌现象的出现,需对建筑物进行合理的布局以及内部设计的深化。本文介绍了建筑物倒塌的内因和外因,同时提出了相应的解决对策,以防止偶然荷载作用下连续倒塌情况的出现。     

钢框架内爆炸连续倒塌简化分析方法

目前我们对建筑结构进行连续性倒塌分析时经常参考和借鉴美国GSA规范方法,这种方法中的倒塌评判标准在我国不是很适用。爆炸激励仿真分析方法虽然可以考虑空气冲击波对结构的作用及结构构件的损伤破坏,但是由于计算量过大而很难在实际工程中应用。该文利用简化的爆炸荷载考虑爆炸空气冲击波对结构构件的作用;利用可以考虑应变率效应的非线性...     

带板钢筋混凝土框架连续倒塌理论分析

采用拆除构件法对一榀两层2×1跨带板钢筋混凝土框架结构进行拟静力倒塌试验,分析了框架结构底层边柱失效后,剩余结构竖向倒塌的变形破坏模式以及受力机制。试验结果表明：带板混凝土结构连续倒塌抗力先后由梁拱-板压膜机制、梁拱-板拉膜机制、梁悬索-板拉膜机制、板拉膜机制提供;结构变形先后经历外推、内收、倒塌三个阶段,结构最大抗力出现在框架柱内收-外推转换点（梁悬索-板拉膜机制）。框架梁破坏后,结构转化为板柱模型,现浇板仍能将抗力维持在较高水平。理论分析了结构竖向连续倒塌关键变形处的临界位移和抗力值,提出了结构极限承载力计算方法,并建议同时考虑极限承载力和梁端转角对混凝土结构进行倒塌判定。     

节点对RC框架结构抗连续倒塌能力影响研究

为了解节点对结构抗连续倒塌能力的影响,使用按照我国规范设计的RC框架结构对该问题进行了研究。对比了考虑节点影响和不考虑节点影响两种情况下的分析结果,发现节点对结构抗连续倒塌能力影响不能忽略,考虑节点影响后位移反应增大,结构抗连续倒塌的承载力会明显降低。该文同时对锚固在节点区的梁柱钢筋直径和强度、节点区剪切变形、节点区混凝土抗压强度等指标进行了参数分析,分析结果表明锚固在节点区的梁柱钢筋直径和强度对结构抗连续倒塌能力影响显著,而节点区剪切变形和混凝土抗压强度对结构抗倒塌能力基本无影响。此外,研究了考虑节点影响时结构构件的破坏模式,分析结果表明按我国规范设计的RC框架结构在连续倒塌过程中构件仍以弯曲破坏为主,并没有发现构件出现剪切破坏。研究结论为RC框架结构抗连续倒塌设计和加固提供了参考依据。     

次边缘柱失效下预应力混凝土框架抗连续倒塌性能研究

考虑到去柱后弯矩方向在去柱处出现反转并且可能与预应力筋布置形式相反,预应力混凝土结构具有较大的倒塌风险,该文通过拟静力试验和数值模拟研究了次边缘柱失效下无黏结预应力混凝土(PC)梁-柱子结构的抗连续倒塌性能。对2个具有不同预应力筋布置形式(直线型和抛物线型)的1/2缩尺梁-柱子结构进行Pushdown加载,分析了试件的破坏模式、抗力机制演变和极限承载力。为量化预应力筋的影响,制作了一个具有相同几何尺寸和非预应力筋配筋率的钢筋混凝土试件作为参考。结果表明：预应力筋可以显著提高结构承载力,同时改变结构的破坏模式,降低结构变形能力。预应力筋产生的水平拉力加剧了边柱的挠曲P-δ效应,使边柱提早发生大偏心受压破坏。为进一步了解预应力混凝土框架抗倒塌性能,基于有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型开展系列参数分析。数值分析表明,预压应力可以增强压拱机制,预应力筋对于大变形阶段承载力的提高贡献显著。     

关于国外抗连续性倒塌设计规范的研究

由于爆炸等突发因素引起的结构连续性倒塌事故案例屡见不鲜,已经成为严重威胁公共安全和经济建设的重要问题.一些国家对连续性倒塌问题进行了系统地研究,并编定了相应的设计规范.我国目前在抗连续性倒塌方面还没有明确的规定.为了促进我国相关规范的完善,从抗连续性倒塌的定义入手,比较和介绍了英国、欧洲和美国等国家的抗连续性倒塌设计规范,总结了各国规范的异同点,为我国相关规范的编定提供参考.     

RC框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析

近年来,结构的抗连续倒塌问题在国内外引起了广泛关注.RC框架作为实际工程中最常见的结构形式被广泛研究.然而,已有RC框架梁柱子结构的连续倒塌性能相关研究多基于确定性分析且主要针对静力拆除构件工况.该文基于OpenSees分别建立了典型RC框架梁柱子结构的静力和动力连续倒塌分析有限元模型,通过试验对比验证了模型的准确性....     

结构倒塌时楼板碰撞效应的简化评估方法

针对上楼板、下楼板碰撞的两种极限状态 -- 完全塑性碰撞和完全刚性碰撞,开展了碰撞过程中动能转移量的理论分析,考察了上板、下板质量比对动能转移量的影响,同时进行了2种极限状态下动能转移量的数值计算;提出了结构倒塌时上板、下板碰撞效应的一种简化评估方法,具体包括2个步骤：1) 下板的非线性静力分析;2) 采用能量平衡原理估算上板的最大允许重力荷载。研究表明：上板、下板质量比等于1时,完全塑性碰撞后的总动能转移百分比和下板动能转移百分比分别为33.3%和16.7%;完全刚性碰撞后的下板动能转移百分比与碰撞前上板速度、碰撞后上板周边反弹速度等参数有关,上板、下板质量比等于1时下板动能转移百分比为44.4%~97.1%;采用通用软件ABAQUS计算得到的两种极限状态对应的下板动能转移百分比,总体上与理论分析结果较为接近。     

土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究

在结构的强震倒塌研究中, 结构底部土体的变形会影响上部结构的非线性性能和倒塌机制。该文以一10层钢筋混凝土框架结构为例, 利用纤维梁模型模拟梁、柱的非线性反应, 并根据ATC-40的土体弹簧模型分别考虑软弱土、中软土、中硬土的影响。分析表明, 考虑土结相互作用后, 结构顶点位移变大, 由此产生的结构侧移会加大结构的整体二阶效应, 同时结构的变形明显集中于首层, 对结构反应不利;从结构的破坏形态来看, 不考虑土结相互作用, 结构的破坏始于首层柱底, 而考虑土结相互作用后, 首层柱顶首先屈服破坏, 在上部结构塑性性能未充分发挥前, 结构底层发生倒塌破坏, 结构的抗倒塌能力降低。     

船体结构极限海况下逐次崩溃行为研究

研究船体结构在极限海况下所遭受的载荷以及相应的结构逐次崩溃行为对于确保在航船舶的安全或是设计出合理安全可靠的船舶结构,具有重要的意义。在该文的研究中,首先用基于势流理论的三维奇点分布法进行作用于船体的载荷和船体运动的计算;将得到的随时间变化的载荷施加到整船结构模型上;然后运用MSC.Marc软件,考虑几何非线性和材料非线性,进行结构逐次崩溃分析,可得到结构的极限承载能力。在明确作用于船体的外力和结构的耐力以后,即可进行船体结构安全性评估;可通过加大崩溃区域的板厚或加强筋尺寸的方式来提高结构的承载能力,增加船体结构的安全度。     

防连续倒塌高大模板支撑体系的两阶段设计研究

提出了一种防连续倒塌高大模板支撑体系,由双功能子体系和单一功能子体系组成,正常设计状况下两个子体系共同工作(简称第一阶段);偶然情况下单一功能子体系先失效,双功能子体系独自工作,避免整个结构体系连续倒塌(简称第二阶段)。在两个阶段,考虑支撑体系在结构布置、荷载和功能等方面的差异,研究和讨论了两阶段设计目标可靠指标的合理取值。从承载能力和用钢量的角度,给出合理的构造措施和最优的立杆型号,不但保证正常设计状况下结构的安全性,而且在事故发生时给施工人员提供逃生机会,为救援提供通道。     

钢框架连续倒塌的模拟方法研究

对钢框架结构在进行连续倒塌分析时的计算模型进行了研究。以1个两层两跨平面钢框架为例,分别建立了传统的理想刚接杆系模型和实体模型,采用抽柱法对2种模型进行了动力非线性分析,比较分析结果得出传统的理想刚接杆系模型由于没能考虑节点的受力与塑性变形,不能准确地反映结构连续倒塌的动力效应,使得结构抗连续倒塌性能评估结果偏不安全。对引入节点机械模型的平面钢框架进行连续倒塌分析,其计算结果与实体模型的结果接近,可较准确地反映结构抗连续倒塌性能,且耗时远小于实体模型的计算时间。建议对框架结构进行连续倒塌分析时采用引入节点性能的杆系模型。     

基于钢塔架敏感性的连续倒塌分析与数值模拟

通过引入Pandey提出的敏感性指标,给出钢塔架关键杆件的识别方法。基于备用荷载路径设计法,对钢塔架结构在风荷载作用下的连续倒塌进行线弹性静力、非线性静力、线弹性动力、非线性动力等4种分析。结果表明：结构动力响应的大小取决于风荷载作用方向及关键杆件出现的位置;线弹性静力分析是偏于保守,非线性动力分析是更加精确的;建议采用非线性动力方法对钢塔架进行连续倒塌评估。通过失效杆件的等效反力卸载过程,模拟钢塔架连续倒塌的动力过程,提出了等效反力的初始持续时间t₀(考虑初始状态)和卸载时间t_p的计算方法。     

基于节点冲切破坏的板柱结构连续倒塌可靠性分析

从结构体系可靠度的角度认识钢筋混凝土板柱结构的抗连续倒塌性能,用Monte-Carlo连续成组抽样方法对以节点冲切破坏为主的板柱结构连续倒塌进行可靠度分析。在建立板柱节点功能函数的基础上,推演了抗冲切承载力分布及荷载基本变量分布和荷载效应组合的方法。通过计算初始条件下任意一个板柱节点失效的概率和一个节点失效条件下其他节点失效的条件概率,分析了不同位置板柱节点在抗连续倒塌中的重要性以及板柱结构的抗连续倒塌鲁棒性指标。结果表明：底层中柱节点冲切失效最容易引起其他节点的连续性破坏及倒塌,按我国规范设定了柱顶贯通受压钢筋的板柱结构鲁棒性指标比较高。     

用于钢框架连续性倒塌分析的梁柱栓焊节点模型研究

该文以冷成型方钢管柱-H形梁栓焊节点子结构连续性倒塌性能试验为基础,采用有限元软件ABAQUS对试验结果进行了精细化有限元模拟,较为准确的再现了中柱失效条件下包含梁下翼缘断裂在内的节点全过程受力性能;在此基础上基于组件法和反推法构建了可反映节点内力性态演化过程、断裂及裂后路径发展等非连续变形效应的节点简化模型,同时有效降低了计算成本;将该节点简化模型应用于某5层4跨钢框架结构的非线性动力连续性倒塌分析,计算结果表明竖向位移响应对于是否考虑节点断裂可能具有相当的敏感性,应在抗倒塌性能评估中予以足够的重视。     

大跨空间结构连续倒塌分析若干问题探讨

为了能利用变换荷载路径法(AP法)分析大跨空间结构抗连续性倒塌性能,在提出了一种AP法中移除构件确定方法的基础上,对连续性倒塌过程中失效构件的模拟方法进行了研究,提出了考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,该方法可在一个计算过程中同时模拟构件失效前整体结构的初始状态和构件的后续突然失效过程。算例分析表明,该方法可以很好的考虑结构的初始状态及动力效应。然后针对网架结构体系,讨论了利用AP法中静力分析方法的荷载动力放大系数(DIF)。分析结果表明：该文算例空间网架结构的DIF均小于2.0,但是在长边中柱和角柱失效时,其值较为接近2.0。该文最后讨论了大跨空间结构连续倒塌的判断准则。     

角柱失效下钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌能力研究

为研究角柱失效工况下钢管混凝土组合框架的抗连续倒塌性能,该文设计了1/4缩尺比例的两层两跨钢管混凝土柱-组合梁平面框架试件,对拆除角柱构件的剩余结构进行单调静力加载,获得该类结构的荷载-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曲线;在此基础上,采用能量等效原理分析该类结构的倒塌等效动力效应,并对该类结构的抗倒塌能力进行简要评估。研究结果表明:角柱失效工况下,钢管混凝土柱-组合梁框架受力过程主要经历了四个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、内力重分布阶段和破坏阶段;试件整体破坏主要集中于失效跨,破坏特征主要以钢梁断裂和扭曲变形为主,且二层钢梁先于一层钢梁发生破坏;压型钢板组合板受力过程中与钢梁发生局部分离,部分栓钉拔断;失效跨二层钢梁翼缘开裂时,框架内力通过相邻柱向一层钢梁传递。基于试验结果和能量平衡原理的结构动力响应简化评估方法,发现角柱失效工况下该类结构仍具有15.3%的抗连续倒塌剩余能力。