混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究

开展了2个具有薄弱层的3层混凝土空间板柱结构模型的地震模拟振动台试验,采用加速度峰值逐级加大的El-Centro (NS) 波作为输入激励,直至薄弱层发生落层倒塌。量测了倒塌前、倒塌后模型各层的水平加速度响应,以及倒塌碰撞引发的薄弱层及其下层楼板的竖向加速度响应。模型M-2相比于模型M-1额外施加了附加配重。试验结果表明：1) 随着地震损伤程度的增加,模型的扭转效应有所增大;2) 倒塌前模型M-1和模型M-2的基本频率仅比初始值分别降低8.9%和4.7%,采用频率改变幅度进行结构倒塌预警可能是不现实的;3) 倒塌碰撞导致模型各层的水平加速度出现短时剧烈波动,波动期间模型M-1和模型M-2各层的绝对加速度最大值介于5g~10g之间,分别为倒塌前各层绝对加速度最大值的5倍~20倍和10倍~50倍;4) 倒塌碰撞引发的楼板竖向加速度高达30g~40g。     

常规混凝土框剪结构连续倒塌动力响应分析

多高层办公建筑主要采用混凝土框剪结构,其在局部结构构件失效下的整体结构连续倒塌可能引发严重的经济损失和社会影响。该文针对常规结构布置的典型框剪结构开展了动力连续倒塌分析,总结其规律为结构毁伤下的连续倒塌快速评估提供依据。主要工作包括：按照不同抗震设防烈度、跨度、层数设计了18个典型结构布置的框剪结构,并采用纤维梁单元和分层壳单元建立了整体结构的数值模型库;采用非线性动力拆除构件法对整体结构开展了计算分析,获得结构系统在局部构件失效下的动力响应;对比分析不同结构的连续倒塌动力响应,研究不同参数对连续倒塌后果的影响。     

17层框-剪结构大楼定向爆破拆除

根据17层框-剪结构大楼的结构特点,采取将大楼分为A、B两部分延时1.2 s起爆,"向北定向倒塌"的总体爆破方案。依据现场试爆效果,炸药单耗定为1.8 kg/m3,选用孔内3400 ms、孔外400 ms高精度导爆管雷管接力传爆。结合现场踏勘情况和影像资料全面分析了大楼A区和B区的倒塌效果。结果表明:采用"分区分段"爆破拆除框剪结构大楼时,需要综合考虑各区之间的相互关系,以及剪力墙结构对倒塌效果的影响;为改善倒塌效果,应适当加强对剪力墙的预处理。此外,运用LS-DYNA动力学有限元软件,验证了爆破总体方案中切口高度和延期时间的合理性,计算得到大楼的爆破倒塌过程和堆积形态,与实际效果比较吻合。采用覆盖防护、近体防护、保护性防护措施和综合降尘手段,大大降低了个别飞散物和粉尘对周边建(构)筑物及周围居民的影响。     

11层框剪结构大厦控制爆破拆除

介绍了济南一座11层框剪结构大厦的爆破拆除。该大楼高宽比小、稳定性高,首先通过人工预处理被分为两个独立的建筑,然后采用控制爆破使它们分别向不同的方向倒塌。文中讨论了爆破拆除方案的比较和选择,较详细地论述了承重立柱破坏高度的设计计算、爆破参数的确定、装药结构和起爆网路。同时,用照片说明了对不同断面形状的立柱进行试爆的效果。此外,还对预处理和安全措施作了简要的介绍。     

部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构模型试验研究

开展了部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构模型(模型B)与传统框剪结构模型(模型A)的地震模拟振动台对比试验,两模型均为三层两跨两开间,平面布置相同,几何相似比1∶10,第二层为结构薄弱层。此外,还进行了摩擦支座的力学性能试验,确定了支座摩擦系数的取值范围。研究发现:1) 无润滑油时聚四氟乙烯+不锈钢镜面板摩擦支座的摩擦系数均值约0.070~0.095,有润滑油时该类摩擦支座的摩擦系数均值约0.014~0.018;2) 不同峰值地震波作用下,模型B的薄弱层层间最大位移角、最大顶点相对位移、薄弱层最大绝对加速度和顶层最大绝对加速度分别比模型A降低20%~43%、17%~32%、12%~22%和7%~33%;3) 模型B各层的最大层间剪力均不同程度小于模型A。因此,部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构具有比传统框剪结构更优的抗震性能。     

部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构

从抗倒塌角度出发,提出了部分柱项滑移钢筋混凝士框剪结构的设想,并建议了具体的设计方法及步骤.通过弹塑性分析,初步比较了该类新型结构与常规框剪结构的经济性及弹塑性地震响应.研究结果表明:1)通过柱顶滑移释放部分框架柱的柱顶内力,可在造价略有增加的情况下,使结构具有更好的抗倒塌能力;2)与滑移柱顶相联的摩擦支座的摩擦系数在...     

部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构的深化研究

从抗倒塌角度出发,采用理论分析和算例计算相结合的方法,对部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构的框架梁设计、摩擦系数下限值估算、摩擦支座中震耗能等进行了探讨.研究结果表明:1) 考虑框架梁塑性铰区受拉纵筋强化并调整设计步骤后,框架梁的经济性更好;2) 基于D 值法的摩擦系数下限值估算方法与现行规范联系紧密,便于工程人员应用;3) 中震作用下摩擦支座可提供较大附加阻尼比,耗能效应较为明显.     

地震作用下基础隔震框剪结构竖向连续倒塌可靠度分析

在引入隔震支座地震损伤模型的基础上,运用整体可靠度理论对基础隔震框剪结构进行竖向连续倒塌可靠度分析。首先,利用隔震支座的地震损伤模型,得到罕遇地震作用下最易失效的隔震支座;然后,在考虑损伤结构不确定性参数的基础上,利用竖向随机动力增量分析（IDA）方法,得到损伤结构竖向连续倒塌荷载系数;以荷载系数为整体性能指标,进行易损性分析;利用基于最大熵原理的二次四阶矩法,计算损伤结构发生倒塌的概率,最后,以一基础隔震框剪结构为例,利用该方法计算损伤结构竖向连续倒塌的可靠度指标及失效概率。研究表明,该方法可直观地得到结构抗竖向连续倒塌的能力,为评估结构在地震作用下产生损伤提供量化依据。     

13层框剪结构楼房非对称控制爆破拆除

介绍了采用控制爆破技术拆除一座１３ 层框剪结构楼房的实例。该楼房位于广东省东莞市繁华闹市区,高度５０４ｍ ,建筑面积９０００ 多ｍ２ 。楼房南北向长６０ 多ｍ ,东西向宽１２ｍ ,楼房南端１８ｍ 长段拐了一个大约４５°的弯,成为不对称结构。由于地形条件和周边环境条件限制,要求控制楼房向南倒塌。作者运用控制爆破技术,根据楼房结构特点,将楼房切成南北两段,消除了南端拐弯段（ 不对称部分） 倒塌时对北端产生的扭转影响,同时又避免了倒塌方向上楼房的线性尺寸太长,南端着地太早而导致北端解体不充分、形成爆堆太高、甚至北端倒不下来的问题。爆破使用炸药１２０ｋｇ,雷管５０００ 余发。１９９８ 年４ 月２３ 日爆破,十分成功,完全达到了设计效果。距楼房仅３０ｍ 处的明代建筑———西城楼丝毫无损。为同类工程施工提供了宝贵经验     

13层框剪结构楼房非对称控制爆破拆除

介绍了采用控制爆破技术拆除一座１３ 层框剪结构楼房的实例。该楼房位于广东省东莞市繁华闹市区,高度５０４ｍ ,建筑面积９０００ 多ｍ２ 。楼房南北向长６０ 多ｍ ,东西向宽１２ｍ ,楼房南端１８ｍ 长段拐了一个大约４５°的弯,成为不对称结构。由于地形条件和周边环境条件限制,要求控制楼房向南倒塌。作者运用控制爆破技术,根据楼房结构特点,将楼房切成南北两段,消除了南端拐弯段（ 不对称部分） 倒塌时对北端产生的扭转影响,同时又避免了倒塌方向上楼房的线性尺寸太长,南端着地太早而导致北端解体不充分、形成爆堆太高、甚至北端倒不下来的问题。爆破使用炸药１２０ｋｇ,雷管５０００ 余发。１９９８ 年４ 月２３ 日爆破,十分成功,完全达到了设计效果。距楼房仅３０ｍ 处的明代建筑———西城楼丝毫无损。为同类工程施工提供了宝贵经验     

高层框架-剪力墙隔震结构地震响应研究

针对高层框架-剪力墙基础隔震结构,考虑框架与剪力墙之间的相互作用,建立了高层框架-剪力墙基础隔震结构的动力分析模型,剪力墙为分布参数体系,框架结构为集中参数体系,通过边界条件把隔震支座及框 架-剪力墙结构中框架部分对剪力墙的影响引入到分布参数体系,推导出高层框架-剪力基础隔震结构的频率方程及振型正交条件,进一步应用Hamilton原理,推导出隔震层隔震装置作用在各振型上的等效阻尼比,从而实现该体系运动方程的解耦,然后通过振型叠加法求解结构的地震响应。通过对一栋10层框架-剪力墙基础隔震结构进行动力特性及地震响应仿真分析,结果显示,建立的动力分析模型能较好的反映结构的动力特性,提出的高层框 架-剪力墙隔震结构动力求解新方法能方便的求解结构的动力响应,与有限元数值积分法基本一致,可以反映地震作用下框架与剪力墙相互作用的经历。     

混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究

连续倒塌是结构系统的非线性动力行为,准确评估动力效应是建立简化工程设计方法的核心工作。为了研究钢筋混凝土梁柱子结构动力连续倒塌机理和动力效应,对4个尺寸和材料完全相同的试件分别开展了1次静力和4次动力试验。试验结果表明：动力连续倒塌的应力集中和非对称受力现象更加明显,且受材料应变率效应的影响,梁端受拉裂缝集中开展,受压区混凝土压碎剥落区域较小;考虑到动力损伤和材料应变率对结构自身抗力特征的影响,广义动力抗力能够更加准确地描述实际动力连续倒塌过程中的抗力需求;动力损伤和材料应变率效应使得结构的动力放大效应增强,实际动力放大系数均大于传统理论预测值。     

带耗能支撑再生混凝土框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究带耗能支撑再生混凝土框架-剪力墙结构的抗震能力,进行2个框架-剪力墙结构模型的模拟地震振动台试验研究,其中1个为再生粗骨料混凝土普通框架-剪力墙结构,1个为再生粗骨料混凝土带耗能支撑框架-剪力墙结构。对比分析了2个模型不同受力阶段的动力特性、地震反应及破坏形态,结果表明:耗能支撑能明显提高再生混凝土框架-剪力墙结构的抗震能力,使其较好地满足现行抗震设计规范要求。     

RC空间框架结构竖向倒塌全过程试验研究与理论分析

采用抽柱法对一双层双向RC空间框架结构进行了拟静力倒塌试验,分别研究了框架结构底层边中柱失效后,剩余结构的竖向倒塌过程、倒塌机制和倒塌细节。试验结果表明：RC空间框架结构竖向倒塌分为外推阶段(拱作用阶段)、内收阶段(悬链线作用阶段)和倒塌阶段三个阶段;现浇楼板推迟甚至避免了梁铰出现,具体与现浇楼板对梁的约束大小有关;RC空间框架结构具有良好的抗连续倒塌性能,但应特别注意现浇楼板对结构抗连续倒塌性能的影响。在试验研究基础上,分析了RC空间框架结构竖向倒塌机制的转化过程,提出了最大侧向变形和临界塌落位移的计算模型和求解方法,建立了结构损伤指数模型。     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固接连接条件,基于Timoshenko两广义位移梁理论,建立了框架-剪力墙结构分析方法。当连梁约束抗弯刚度为0时固接体系可退化成铰接体系、当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此该文方法可适应多种模型的计算。导出了三角形分布荷载、均布荷载和顶部集中荷载作用下挠度、转角、剪力墙弯矩和剪力、框架剪力的计算公式。计算公式表明：“框架广义剪力按框架抗推刚度和连梁约束抗弯刚度比分配”的结论在考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙固接体系中不成立。通过算例讨论了框架-剪力墙的变形和内力分布,得到了连梁约束抗弯刚度显著影响框架-剪力墙的变形和内力分布、框架-剪力墙对剪力墙的抗剪刚度有敏感范围等结论。     

框-剪结构剪力墙可中断高度的分析研究

基于钢筋砼杆件截面的轴力-弯矩-曲率关系,建立了考虑杆件P-Δ效应和剪切变形且能分析结构极限状态的非线性有限元法。将剪力墙当作特别杆单元,对不同高度、配筋、轴压比和刚度特征值的中断剪力墙的框-剪结构进行了静力弹塑性分析。设定可中断剪力墙高度的条件。计算表明:上部剪力墙中断的相对高度值的决定因素为结构顶部的位移;相对高度值与配筋和轴压比无关;与结构高度关系较小;随着刚度特征值的增加,相对高度值随之增加,并给出了两者之间的表达式。     

基于遗传算法的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化

该文提出了一种基于遗传算法（GA）的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系,验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,运用增量动态分析（IDA）,确定其敏感地震动及相应峰值加速度（PGA）,并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析,得到其屈服及极限位移,用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法,并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析,结果表明：该方法在不增加材料用量的前提下,使得结构最大层间位移角减少了16.3%,整体损伤值减少了20.8%,各极限状态的年超越概率降低,结构抗倒塌储备系数提高,有效改善了结构的抗震性能。