基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌研究进展

为了进一步研究钢筋混凝土结构抗倒塌性能,全面总结了各国钢筋混凝土结构抗倒塌性能试验研究与理论分析的现状,重点介绍了抗震结构破坏准则在建筑结构抗地震倒塌研究中的应用情况;在归纳总结的基础上,指出了基于破坏准则的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌研究存在的问题,建议应在构件破坏准则的基础上确定钢筋混凝土框架结构的倒塌准则和损伤评估指标。研究成果为钢筋混凝土结构抗地震倒塌的定量设计及计算分析提供了理论依据。     

建筑抗连续性倒塌的结构设计对策探讨

大量事实表明,在灾难面前,许多建筑由于结构整体性差,“抗倒塌能力”不足而垮塌。我国现行结构设计规范和标准基本上没有关于“抗倒塌设计”方面的内容。在参考国外抗倒塌设计方法的前提下,介绍连续性倒塌的概念,设计方法,并结合我国现行结构设计规范,提出了现阶段具有可操作性的结构抗倒塌设计对策。即通过间接设计法加强结构系统的整体性,增加结构的延性、连续性和冗余度,以及构件之间可靠的连接,达到避免建筑倒塌目的。此外,从结构选型、结构布置、细部构造等方面提出结构连续性倒塌的防止措施,以供参考。     

国外规范中抗倒塌设计方法与评价

我国结构设计规范中目前缺乏建筑抗连续倒塌设计方法,为此,简单介绍了国外几本规范(欧洲Eurocode1.7、英国British Standard、美国GSA 2003和DoD 2005)中抗连续倒塌设计思想和方法,对规范中的概念设计措施、拉结强度法、替代荷载传递路径法以及关键构件设计法进行了评述,指出这些方法存在的一些不足。最后,对在我国开展相关研究给出了建议。     

钢筋混凝土框架结构抗震与抗连续倒塌的比较

从钢筋混凝土结构受力机制和倒塌破坏准则两方面,对抗震与抗连续倒塌的区别进行了分析与比较,结果表明：抗倒塌不同于抗震,结构抗震设计的有益作用并不能取代抗倒塌设计。     

结构抗连续倒塌设计方法的研究

由于爆炸、恐怖袭击等事件导致结构连续性倒塌事故频繁发生,建筑结构抗连续倒塌研究日益受到土木工程界的关注。本文介绍了连续倒塌的评价准则和荷载组合方式,并且对各国规范的设计方法进行总结。介绍了概念设计法、拉结构件法、拆除构件法和关键构件法的原理、特点及其适用范围,并对这几种设计方法进行比较,最后,提出了其他国家的设计方法应用于我国工程需要研究和注意的问题。     

关于结构抗连续性倒塌破坏的综述

介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计定义,指出美国的定义相对合理,综合抗连续倒塌设计原则、我国建筑结构的现实状况和现阶段结构抗连续性倒塌的研究成果,提出了结构抗连续性倒塌的设计方法、拉结强度设计方法,并给出了有关配筋构造措施。     

RC框架结构连续倒塌影响因素与破坏机制的研究现状

鉴于近年来国内外连续倒塌事件时有发生,并带来大量的人员伤亡和巨大的经济损失,针对当前影响结构倒塌性能的主要因素及其倒塌破坏机制研究进展进行了综述。结果表明:楼板对结构抗连续倒塌的作用不可忽略;柱失效位置和柱距对结构抗连续倒塌性能具有重要影响;与不考虑节点影响时相比,考虑节点影响时结构的抗连续倒塌承载力降低;填充墙和抗震设计对结构抗连续倒塌能力有益;框架梁上先后作用梁机制（压拱机制）和悬链线机制,板上先后作用压膜机制和拉膜机制,但不同构件作用机制之间的耦合作用和度量指标等研究不足;今后的研究中要加强试验测试工作和倒塌影响的定量化研究,并体现到设计方法中,同时要加强偶然荷载的碰撞冲击对结构倒塌性能的影响研究。     

工程结构连续倒塌破坏及性能提升技术研究现状

工程结构局部破坏引起整体失效的连续倒塌会造成严重的社会危害,且连续倒塌问题的不确定性使得整个结构的临界状态异常复杂。已有众多学者对工程结构连续倒塌问题展开大量研究,笔者对国内外工程结构连续倒塌性能的试验研究、数值模拟和理论分析成果进行了总结,包括:归纳了不同结构形式如钢筋混凝土框架结构、板柱结构、组合结构和预制装配式结构的连续倒塌机理、影响因素、理论分析等方面的主要研究; 总结了梁柱和梁板结构受力全过程计算模型等倒塌抗力计算模型的理论研究现状,指出了目前计算模型的不足; 总结了采用加固方式提升抗连续倒塌性能的方法,并且从增强抗弯性能、压拱效应、悬链线效应、拉压膜效应以及改变受力体系方面分析不同加固方式对连续倒塌破坏机制的影响。在现有研究的基础上分析了目前研究的不足以及对后续研究方向进行了展望。     

建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状

纽约世贸大楼遭受大型客机撞击后引起的结构倒塌事故是从局部楼层的破坏向其他各楼层扩展的连续性倒塌过程,这种最终的完全倒塌或相对于初始局部破坏的大范围倒塌,导致了大量的人员伤亡和巨大的财产损失.国外针对突发事件下结构抵抗连续性倒塌的课题研究历经数十年,形成了明晰的抗倒塌设计思想,提出拉结力设计和备用荷载路径分析等方法,但在诸多方面仍未充分展开,尚难以与传统的结构设计方法相融合.将对结构连续性倒塌控制与设计方法、结构鲁棒性能和冗余特性评价等问题作出评述,并针对大跨结构体系的抗倒塌研究作一探讨,最后结合工程实例,简单讨论倒塌事故的过程和防倒塌设计的注意点.     

《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T15-151-2019)基本思路及其工程应用

基于构件承载力的抗震设计方法已被世界各国规范广泛接受,但该方法无法准确回答大震作用下结构的损坏程度和是否倒塌。广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019)提出一套与我国抗震规范体系接轨的钢筋混凝土结构抗震性能设计方法:小震构件承载力设计,大震构件承载力和变形复核。该方法建立了构件破坏形态划分准则和不同构件性能水准下位移角限值确定方法;建立了构件性能水准与构件破坏程度的对应关系,使构件性能水准具有明确的物理含义;根据大震作用下构件最大位移角,判断构件损坏程度和结构是否倒塌。通过一栋特别不规则的超限高层连体结构抗震设计,计算大震作用下构件的弹塑性变形及承载力,评估结构的损坏程度和抗倒塌性能。结果表明:仅通过小震作用下结构整体指标无法准确评估复杂结构在大震下的安全性,在构件层次对变形和承载力进行复核,可更有针对性地进行结构抗震性能评价。     

极罕遇地震作用下建筑结构一致风险抗倒塌设计方法研究

结合当前国际上以“抗倒塌”为目标进行地震动参数区划和以“一致倒塌风险”为设防目标进行结构抗震设计的发展趋势,针对我国现行建筑抗震设计规范体系中抗倒塌能力评估的局限性,建议了四种一致风险抗倒塌设计方法,详细介绍了四种方法的评价指标与计算过程。考虑极罕遇地震作用,基于极罕遇地震一致风险谱对地震动记录进行了挑选与调幅。以RC框-剪结构作为典型案例,采用四种抗倒塌设计方法进行验算,结果表明：同时考虑地震危险性与结构不确定性影响的全概率方法验算未通过,其余验算方法均通过,这说明了忽略结构所在场地危险性影响会造成结构倒塌性能评估的不准确性,未考虑结构体系多种不确定性影响会高估结构的抗倒塌性能,因此有必要推行“一致风险”的结构设计理念。     

结构抗连续倒塌设计分析方法探讨

结构发生连续倒塌将会导致严重的生命和财产损失,造成重大的社会影响,因而日益受到工程设计人员的关注。欧美等国已相继制定了连续倒塌相关的设计规范并提出了相应的设计分析方法,但还不够完善。对现有的结构连续倒塌相关的规范设计及分析方法进行总结和归纳,并指出其中存在的一些问题。提出了在进行多重荷载路径法分析时应通过结构自重的施工模拟来考虑结构初始态的重大影响,以及运用结构动力学理论推导出结构在不同构件失效时间下的动力响应,建议在进行多重荷载动力分析时应考虑不同构件失效时间的影响。最后对动力弹塑性时程分析方法在结构抗连续倒塌设计分析中的应用进行了初步的探讨,阐述了动力弹塑性时程分析的基本方法及其优点和缺点。     

考虑悬索作用钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

在爆炸及冲击荷载作用下,没有经过抗倒塌设计的高层建筑可能会产生不成比例的倒塌破坏。通过变化配筋率、钢筋等级、加载速度等方式完成5个约束梁试验,研究钢筋混凝土柱失效情况下,梁柱子结构在考虑悬索作用效应时的抗倒塌性能。试件两端预埋钢管并通过钢轴与钢箱上的支座连接,电液伺服作动器在预定时间内采用位移控制连续加载,在大约400mm位移时试件由于钢筋的断裂发生倒塌破坏,此时试件的承载能力大约是塑性阶段的2倍而位移将近20倍。基于试验结果和现象,对试件的受力过程、力的转换机制以及悬索作用机理进行分析与探讨,并对梁柱子结构抗倒塌设计提出悬索作用的简化计算方法。     

钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能试验研究

对一单层2×2跨的钢筋混凝土板柱结构进行连续倒塌模拟试验研究,模型缩尺比为1∶2.34。通过静载试验来模拟板柱结构下层中柱失效。在板面预加2倍标准荷载的重力荷载,采用静力方式卸除中柱考察板柱结构抗倒塌性能。随后对中柱施加向下的集中力直至破坏,模拟板柱结构在均布荷载和上柱传力下的倒塌过程。研究结果表明：楼面荷载主要通过板的挠曲和薄膜作用传递。平板历经弹性阶段、压力薄膜阶段和拉力薄膜阶段。基于常规设计,通过完善构造措施等,可以保证中间区格钢筋混凝土板柱结构在经历中柱破坏后仍具有足够的抗连续倒塌能力。     

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.     

Reliability and performance-based design

Structural failures in recent earthquakes and hurricanes have exposed the weakness of current design procedures and shown the need for new concepts and methodologies for building performance evaluation and design. A central issue is proper consideration and treatment of the large uncertainty in the loadings and the complex building behavior in the nonlinear range in the evaluation and design process. A reliability-based framework for design is proposed for this purpose. Performance check of the structures is emphasized at two levels corresponding to incipient damage and incipient collapse. Minimum lifecycle cost criteria are proposed to arrive at optimal target reliability for performance-based design under multiple natural hazards. The issue of the structural redundancy under stochastic loads is also addressed. Effects of structural configuration, ductility capacity, 3-D motions, and uncertainty in demand versus capacity are investigated. A uniform-risk redundancy factor is proposed to ensure uniform reliability for structural systems of different degree of redundancy. The inconsistency of the reliability/redundancy factor in current codes is pointed out.     

Safety design practices in residential buildings in Saudi Arabia

A survey of current safety practices in the design of residential buildings in Saudi Arabia identified deficiencies in governance and design procedures. A systematic safety compliance checklist was developed to address these deficiencies incorporating existing local safety instructions and international safety codes and standards. Checklist use is intended to ensure compliance with minimal safety requirements in the design of residential buildings.     

扣件式钢管模板高支撑体系性能分析

随着超高结构的广泛运用,施工中模板支撑体系高度高;但目前规范对超高模板支撑体系设计方法及施工措施不够完善。本文首先分析了一些典型的超高模板支撑体系事故案例;其次指出超高模板支撑体系与普通模板支撑体系在受力性能的区别;并针对这些区别提出了相应的设计计算方法和构造措施。     

建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势

偶然荷载作用下结构可能会发生局部破坏而引起大范围或整体结构的连续性倒塌,建筑结构的连续性倒塌已经成为严重威胁公共安全的重要问题和土木工程学科的前沿课题.2001年美国"9·11"世贸大楼倒塌事件后,国内外学者聚焦结构抗连续性倒塌研究,对不同类型结构的倒塌机理、鲁棒性评价及设计方法等进行了深入研究,取得了诸多代表性的成果...     

某钢结构房屋倒塌事故分析及思考

分析了某二层钢结构房屋倒塌的过程与现状,指出结构设计缺陷是该钢结构房屋倒塌的主要原因。在此基础上,研究消除这些结构设计缺陷对结构性能的改善,并提出柱下梁无支承加劲肋时,梁翼缘最小厚度的计算方法及公式。