带转换梁的高层建筑结构抗连续倒塌性能分析

对按我国现行规范设计的一栋带转换梁的高层建筑结构进行抗连续倒塌性能分析,结果表明：支承转换梁的角柱或边柱一旦失效,结构就会发生连续倒塌;支承转换梁的内柱失效时,由于梁的悬链线作用,结构未发生连续性破坏,但有多根梁进入了塑性状态,结构发生连续倒塌的可能性较大。针对上述3种情形,提出不同的应对措施,以提高结构抗连续倒塌能力。     

钢筋混凝土抗震框架连续倒塌行为分析

以某抗震设防框架为研究对象,采用S A P2000有限元软件,依次拆除底层纵向边柱、横向边柱、角柱和内柱,研究抗震框架的倒塌破坏行为。以做功平衡原理建立了柱失效处梁配筋调整计算公式,并进行了配筋调整设计。结果表明：7度和8度抗震设防的框架结构仍会发生连续性倒塌,但是抗倒塌能力随着设防等级的提高而提高,抗震设计不能够完全替代抗倒塌设计;柱失效导致结构发生连续坍塌破坏的危险性由小到大依次为内柱、横向边柱、纵向边柱、角柱;梁铰机制在结构抗倒塌中的作用尤其重要,倒塌破坏时以梁的弯曲破坏为主,剪切破坏较少出现;线弹性静力分析计算的供需比最大值一般出现在失效柱上一层的相邻梁上,而非线性静力分析的最大破坏出现在与失效柱相连的梁上,但是二者对结构可能的失效位置判断基本一致。     

钢筋混凝土框架结构中次梁的抗连续倒塌性能分析

目的分析次梁在框架结构中的抗连续倒塌性能,为抗连续倒塌设计和研究提供依据．方法采用有限元软件Sap2000对6个不同次梁布置形式（不考虑次梁、长边单向布置、短边单向布置、十字型布置、井字形布置、密肋型布置）的五层框架结构进行倒塌动力分析,同时笔者对其中5个模型（不考虑次梁除外）进行倒塌的敏感性分析和经济性分析．结果次梁密肋型布置的结构的位移和速度时程曲线斜率最小,其次是十字型和井字形．在长边中柱和角柱失效下,框架结构的连续倒塌发生的概率最大,在内柱失效下,连续倒塌发生的概率最小．长边布置形式的次梁的结构的总造价最小,十字型和井字形布置其次,最大的是密肋型布置．结论次梁有一定的抗倒塌作用,其中密肋型布置形式对抗倒塌最有利;框架结构对长边中柱和角柱失效下连续倒塌最敏感,对内柱失效下最不敏感;结合经济性和抗倒塌性因素考虑,框架结构的次梁布置形式应首选十字型和井字型．     

钢筋混凝土空间框架结构连续倒塌性能的试验研究

采用拟静力试验方法进行了钢筋混凝土空间框架的连续倒塌试验。试验模型按非抗震要求设计,用机械千斤顶替换底层长边中柱以模拟其初始失效,用电液伺服千斤顶作用在模型顶层以模拟上部结构重力荷载。对底层长边中柱进行分级卸载,模拟其初始失效后钢筋混凝土框架结构连续倒塌全过程,观测并分析了抗力-位移曲线及结构塑性铰出现位置、顺序,结构受力机制的转换过程。试验结果表明,纵向框架抗倒塌机制包括梁机制、复合机制和悬链线机制,而横向框架抗倒塌机制仅包括梁机制。     

江南地区宋元时期传统木构铺作对结构整体抗连续倒塌性能的影响

为了研究江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌性能,选择典型实例,通过三维扫描测绘建立实例及对应无铺作大殿的有限元模型,并进行抽柱后结构的空间推覆分析,研究铺作在空间木构架连续倒塌时对结构传力路径及极限承载力的影响。结果表明:对于江南地区宋元传统木构建筑,当某根柱突然失效时,周围的梁、枋、槫、阑额等横向构件可以提供多个方向的拉结,防止结构进一步倒塌;铺作的存在对结构整体抗连续倒塌性能有明显提升,铺作之间的横向构件在倒塌时联合周围构件形成"组合桁架"共同受力,提供了有效传力路径和整体性拉结,使得局部柱失效后结构的极限承载力相对于无铺作结构提升约30%～50%;檐柱和角柱的失效更容易引起木构的连续性倒塌。     

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力及延性分析

以钢筋混凝土平面框架为分析对象,采用解析法讨论了钢筋混凝土框架结构连续倒塌全过程及相应抗连续倒塌机制和抗连续倒塌能力,推导了梁机制、复合机制、悬链线机制等各种抗力的理论计算公式。将这种分析方法和理论计算公式用于笔者完成的2个钢筋混凝土空间框架结构的连续倒塌试验,连续倒塌的抗力计算结果与试验结果符合较好。基于结构抗连续倒塌的自身特点,提出了"结构抗连续倒塌的延性要求与结构抗震的延性要求是不同的"这一观点,建立了钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌延性系数的定义和计算方法。结合连续倒塌过程、抗连续倒塌机制、抗力和延性的分析,提出了混凝土框架结构抗连续倒塌的延性设计要求。更多还原     

下弦与撑杆新构型张弦梁结构的抗连续倒塌性能

由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆组数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明：合理设计后,任一段下弦失效时,交叉撑杆将代替失效处下弦为结构提供备用传力路径,新型张弦梁结构不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,剩余结构空腹桁架作用越明显,承载能力越好;交叉撑杆组数越多,结构冗余度越高,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优。     

边柱失效后RC板柱结构连续倒塌性能试验研究

制作了2个缩尺比例为1/3.5的单层1×2跨的RC板柱子结构试件,对其开展了边柱失效情况下的静力倒塌试验,研究其倒塌破坏模式和破坏机理等连续倒塌性能,探讨混凝土板底配置斜向构造钢筋对RC板柱结构连续倒塌性能的影响。试验结果表明：在失效柱节点区发生冲切破坏后,相邻角柱和边柱的节点区域先后发生弯剪破坏;加载过程中混凝土板顶面和底面分别形成了以失效柱为中心的弧形裂缝分布和放射型裂缝分布;由失效柱承担的荷载在剩余结构中主要沿楼盖板的短跨向相邻柱传递;与未配置板底斜向构造钢筋的试件相比,配置板底斜向构造钢筋试件的开裂荷载、第1个峰值荷载和极限抗倒塌承载力分别提高了78.3%、32.3%和50.7%;布置斜向板底构造钢筋的试件在倒塌过程中荷载动力增大系数（DIF）的最大值和波动幅度均明显减小。分析可知,拉膜效应是板柱结构中一种重要的抗倒塌工作机制;在对边柱失效情况下的板柱结构开展静力倒塌分析时荷载动力增大系数（DIF）的取值既不应小于1.16,也不应大于2.0;配置板底斜向构造钢筋可以作为提高RC板柱结构薄弱区域抗连续倒塌性能的一种有效构造措施。最后,基于试验提出了边柱失效情况下板柱结构的抗倒塌承载力计算模型,计算值与试验值的对比表明该计算模型可用于对边柱失效情况下板柱结构抗倒塌承载力的评估。     

楼板对RC框架结构抗连续倒塌性能的影响

楼板作为框架结构的重要组成构件,在结构抗连续倒塌中有重要作用。采用有限元ABAQUS非线性拟静力分析法,模拟两层2×1跨框架结构长边中柱失效以后结构连续倒塌的反应,对比分析考虑与不考虑楼板作用时,RC框架结构连续倒塌的情形,研究楼板对RC框架结构连续倒塌的影响。结果表明：楼板可以显著改善结构的刚度,提高结构的整体性,并延缓梁的铰链出现,提高结构的抗连续倒塌性能。     

基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的 分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法 采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果 层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论 抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.     

新型组合梁板连接中板的抗弯性能

在高层建筑结构设计中,由于上部荷载较大或梁的跨度较大,使得梁的截面高度较高,通常会影响建筑的有效层高和建筑的总体高度。为了减小各层梁板结构高度,有效增大各层净高,提出了一种钢箱梁嵌入现浇板的新型组合梁板连接方式。针对这种新型连接方式,对6个钢箱梁混凝土板组合连接区域进行了板承受支座负弯矩的单调加载试验,对比分析了采用钢箱梁嵌入混凝土板组合楼盖与传统栓钉连接组合楼盖中板抵抗支座负弯矩的性能差异;并利用ABAQUS对试件进行了有限元分析。试验与有限元分析结果表明：采用钢箱梁嵌入板连接组合方式,其混凝土板抵抗支座负弯矩的能力与传统连接方式板抵抗支座负弯矩能力没有明显差异。     

考虑梁板共同作用的现浇混凝土楼盖分析

现浇混凝土梁板式楼盖体系中,梁与板形成整体,在竖向荷载作用下共同受力.然而传统的简化分析方法很少考虑梁板的共同作用机理.本文在对现浇混凝土梁板式楼盖有限元分析的典型单元类型,即3D梁单元、膜单元、板单元及壳单元作简要概述的基础上,应用三维结构有限元程序SAP2000对典型的现浇混凝土梁板式楼盖进行建模分析,通过与传统简化分析方法的结果比较,对此类楼盖结构的设计提出了一些建议.     

现浇梁板结构若干问题的探讨

本通过对现浇梁板结构构造、承台拉梁和地下室底板受力的分析,提出了主梁有效高度的确定方法及承台拉梁和地下室板钢筋的构造措施。     

板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨

针对板筋参与梁端负弯矩承载力这一问题，对比分析了各国规范的不同规定和国内外已有的试验资料。分析结果表明，板有效宽度是一种计算折合宽度，不是板的实际参与宽度，也不是板参与梁抗弯时所能达到的屈服宽度。根据按中国规范设计的典型框架所能达到的最大层间位移角，可取梁侧每边六倍板厚范围作为板的有效宽度。在考虑板筋参与梁端负弯矩承载力的同时，应注意参与受力板筋的锚固问题和横向钢筋的设置问题，以保证纵向板筋能有效的参与梁端抗弯。     

轨道交通U形梁底板横向抗裂及预应力布置研究

针对目前轨道交通U形梁底板横向仅布置普通钢筋的构造特点,为了提高轨道交通U形梁底板横向抗裂性能和安全性能,以青岛地区某无砟轨道交通U形梁为研究对象,采用有限元仿真分析方法,研究U形梁底板横向抗裂和应力分布,并提出一种横向预应力布置方式。研究结果表明:跨中底板的横向拉应力主要由自重和设计荷载引起,而梁端底板的横向拉应力则受纵向预应力、自重等多因素影响。设计荷载作用下,结构最大横向拉应力为1.71 MPa;在1.3倍超载作用下,最大横向拉应力达到2.04 MPa,超过规范要求,结构安全储备较低,横向抗裂性能较弱。布置横向预应力后, U形梁跨中底板底面横向拉应力明显减小,达到-0.117 MPa,且拉应力的分布趋于均匀,结构安全性显著提高。研究结果可为U形梁底板抗裂及横向配筋设计提供借鉴。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度数值计算模型

为得到较为准确的钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度分析模式,综合考虑钢筋和混凝土间黏结应力-滑移关系、钢梁与混凝土界面的滑移效应、混凝土收缩应变以及拉伸硬化效应,基于黏结-滑移理论建立了静力荷载作用下组合梁负弯矩区裂缝宽度的数值计算模型,并将模型预测值与相关文献数据和规范公式计算结果进行了对比分析.结果表明:在组合梁达到...     

精细积分算法在波导不连续性问题中的应用

将不连续的波导视为沿纵向均匀的3个子结构,采用棱单元对波导的横截面进行离散,然后导向Hamilton体系,运用基于黎卡提微分方程的精细积分求出其出口刚度阵,再将区段拼装,从而对波导不连续性问题进行求解.由于只需对横截面进行离散,因而大大减少了计算量;同时由于运用精细积分求解方程组,其计算量不随纵向长度的增加而增加,因而可以将求解区域定在充分远以保证计算的精度.