K形偏心支撑钢框架抗地震倒塌概率研究

采用增量动力分析方法基于FEMA P695抗地震倒塌安全性评估体系,对按我国现行规范设计的8度抗震设防K形偏心支撑钢框架的抗地震倒塌能力进行了研究。结果表明:8度抗震设防K形偏心支撑钢框架,在大震作用下,其个体结构倒塌概率小于20%,群体结构(结构类型)倒塌概率小于10%,可提供安全的使用空间,并且结构的CMR随结构层数(高度)增加而减小,因而对高层结构的抗地震倒塌安全性应引起重视,采取更有力的措施防止其在强烈地震下发生倒塌。     

人字形中心支撑钢框架的结构影响系数研究

阐述了结构影响系数的定义及计算方法,采用典型的地震动记录对按照我国规范要求设计的一人字形中心支撑钢框架结构进行增量动力分析并得到其结构影响系数。结果表明,结构影响系数受分析方法、极限状态及破坏准则、有限元模型等影响较大,需要在这些方面作大量的研究工作。     

按结构影响系数设计的V形中心支撑钢框架抗地震倒塌安全性研究

通过对5个按7度抗震设防的典型V形中心支撑钢框架采用FEMA P695抗地震倒塌安全性评估体系,对其抗地震倒塌安全性进行研究。结果表明:基于结构影响系数R=3.2设计的7度抗震设防V形中心支撑钢框架,具有足够的抗地震倒塌能力,能提供安全的使用空间。进一步的研究表明,该结构具备比"大震不倒"更强的抗地震倒塌能力,能够"特大地震不倒",对结构抗震性态设计有一定参考价值。     

人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计与分析

讨论美国钢结构抗震设计规程中人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计和分析。在强震作用下的基本设计理念为:钢支撑框架中的塑性变形集中于支撑上,通过支撑受拉屈服和受压屈曲来消耗能量,其他结构构件需保持弹性。结合1栋9层支撑钢框架,阐述美国钢结构抗震设计规程的相关具体规定,并得到设计建议:支撑截面的选择受到局部宽厚比的限制;框架梁截面的尺寸由强度控制,主要考虑由于支撑受拉屈服和受压屈曲所形成的竖向不平衡力的作用;框架柱截面的尺寸由考虑所有受压支撑移去时的结构模型控制。     

支撑对装配式钢框架抗连续倒塌性能影响

为研究不同支撑形式对装配式钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,建立4种不同支撑形式的模型,利用SAP 2000有限元软件,以6层装配式钢框架结构为原型,并采用构件拆除法,在分别拆除长边中柱、短边中柱、角柱、内柱的4种工况下对模型进行动力非线性分析。分析结果表明:支撑所在跨的框架柱失效后,支撑对结构抗连续倒塌作用明显,隔跨柱失效后,支撑对剩余结构抗连续倒塌性能的影响很小。     

钢框架抗连续倒塌方法研究

近年来,建筑结构的抗连续倒塌正日益受到重视,所谓抗连续倒塌,即指结构遭遇意外事故(如冲击、爆炸、地震等情况)导致某根构件失效后结构能否继续使用而不发生大范围或者局部倒塌的能力,结构的抗连续倒塌已逐渐成为结构研究的热点。文章从钢框架结构抗连续倒塌这一角度出发,详细探讨如何提高钢框架抗连续倒塌能力,从而为结构设计做出一定的参考和借鉴意义。     

装配式斜支撑节点钢框架抗连续倒塌能力评价

结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。     

考虑储备能力的中心支撑钢框架结构抗倒塌性能研究

数次罕遇地震以及极罕遇地震震害经验表明,中心支撑钢框架结构某些支撑失效退出工作后结构仍能维持不倒。这种在主要抗侧力体系遭受严重破坏后发挥作用,防止剩余结构倒塌的能力被称为结构的储备能力。为了定量评估储备能力对中心支撑钢框架结构抗倒塌性能的贡献,按7度设防烈度设计了一组不同层数的中心支撑钢框架结构,分别建立未考虑与考虑储备能力的两种有限元模型;依据FEMA P695建议,采用增量动力非线性时程分析方法,对两种模型进行易损性分析。分析结果表明:储备能力可以有效降低中心支撑钢框架结构支撑失效后剩余结构的倒塌概率,在罕遇地震与极罕遇地震下,倒塌概率分别下降9%与24%;考虑储备能力后,中心支撑钢框架结构的倒塌安全储备系数在罕遇地震与极罕遇地震下提升幅度均超过25%;对于中低烈度区,中心支撑钢框架结构的储备能力可以保证结构在某层支撑失效后,仍能满足“大震不倒”的设防目标。     

人字形偏心支撑钢框架的结构影响系数

采用弹塑性增量动力分析法,利用ANSYS有限元软件分析了9个人字形偏心支撑钢框架结构算例,得到人字形偏心支撑钢框架的结构影响系数R、超强系数RΩ、延性折减系数Rμ,给出了R的建议值。     

钢框架结构地震倒塌分析与抗倒塌措施研究

为研究钢框架结构在地震作用下的抗倒塌性能,采用显式动力有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,以某按照我国现行相关规范设计的已建工程为背景,建立了一榀平面钢框架结构精细化有限元模型。对其在超过设防烈度的强震作用下的倒塌行为进行了模拟分析,研究钢框架倒塌模式与机理。基于该钢框架结构强震作用下的倒塌分析结果,参照工程中常用的设计思想,进一步研究了通过提高钢材延性、加强节点(设置加劲肋)以及狗骨式刚性连接三种措施后,钢框架结构在地震作用下的抗倒塌性能,对比分析其对抗倒塌性能的贡献。     

钢框架抗连续倒塌设计方法研究

以4层钢框架结构为例,介绍了美国GSA2013抗连续倒塌规范线性静力法设计流程,校核了钢框架的构件应力比和结构冗余度。依据结构强度理论,对其中部分公式进行了调整,使之可以适用于我国钢结构设计方法。讨论了构件截面对结构内力重分布的影响。     

支撑钢框架中关键柱破坏后结构抗倒塌性能分析

为研究支撑对多层平面钢框架在关键柱破坏后抗倒塌性能的影响,采用瞬时拆柱法分别对3种中心支撑和2种偏心支撑的钢框架在中柱失效和边柱失效的情况下进行了弹塑性动力效应分析.结果表明:支撑对结构的极限抗倒塌承载力并没有太大的提高,但对结构刚度提升十分明显；无论设置何种支撑,边柱失效的影响都要大于中柱失效；偏心支撑的设置并没有比中心支撑体现出更优越的性能,反而会在一定程度上降低结构的刚度.     

7度区RC框架抗地震倒塌能力与加强措施研究

为了研究7度区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力,依据抗震设计规范设计了一组(20个)典型RC框架结构,采用动力增量分析法分析其抗地震倒塌能力,探讨了RC框架结构抗地震倒塌能力的主要影响因素。分析表明7度(0.1g)设防区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力明显不足,针对这一问题,设计了一组加强模型,并与原模型进行了抗地震倒塌能力的对比。结果表明,通过调整最大轴压比和最小体积配箍率,可显著提高7度设防区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力,建议的加强措施可行有效。     

斜支撑对装配式钢框架抗连续倒塌性能的影响分析

装配式斜支撑节点钢框架是一种新型结构体系,该框架的桁架梁和斜支撑不同于传统框架。为研究斜支撑对于多层平面钢框架抗连续倒塌性能的影响,采用Pushdown方法和瞬时加载法,分别对无支撑框架和装配式斜支撑节点钢框架在边柱和中柱失效的情况下进行竖向推覆分析和动力非线性分析。分析结果表明:斜支撑改变了框架的传力路径,使桁架梁中部的耗能梁段成为主要受力构件,在达到极限荷载时,桁架梁中部的斜腹杆最先破坏,起到保护梁柱节点的作用;斜支撑可以较大幅度地提高结构的极限承载力和刚度;无论是底层边柱失效还是中柱失效,斜支撑均可以明显减小失效处节点位移,同时起到缓解振荡的作用。     

斜隅支撑的半刚性节点钢框架抗连续倒塌分析

为研究斜隅支撑对于多层平面半刚性节点钢框架的连续倒塌动力效应的影响,分别选取斜隅长度为框架对角线长度0.2倍和0.4倍斜隅支撑框架,另外选取无支撑和X形中心支撑框架作为对比,采用瞬时加载法,使用SAP2000对4种框架进行了非线性静力和非线性动力分析。分析结果表明:带有斜隅支撑的框架因为加入了斜隅和支撑,增加了结构的超静定次数和冗余度,刚度提升十分明显,能更好抵抗破坏引起的动力效应。斜隅支撑由于其斜隅塑形变形的良好能力,使框架整体的变形和耗能能力比X形中心支撑框架更加优越,动力响应更加稳定,对于抵抗连续倒塌有较大的积极作用。     

多层钢框架抗连续性倒塌分析

自1968年英国Ronan Point公寓倒塌事件以来,国外已经对连续倒塌问题进行了四十多年的研究,并编制了相关设计规范;而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法。参考美国公共事务管理局编制《联邦办公楼和大型现代建筑连续性倒塌分析和设计指南》（GSA2003）提供的设计方法和流程,利用ABAQUS有限元软件,采用拆除构件法,对一榀钢框架进行了连续倒塌分析,得出此框架满足抗连续倒塌相应要求以及相应的受力特性和位移特点。     

铰接中心支撑钢框架体系结构设计研究

在进行结构体系比较和振动台试验验证的基础上,确定了某大型电厂主厂房选用铰接中心支撑钢框架体系。对深化设计方案进行了地震响应的数值模拟研究。虽结构平面扭转和竖向质量分布均不规则,但考虑到多遇地震下没有构件屈服或失稳,且多遇、罕遇地震下的层间侧移角均满足规范要求,认为结构设计较为合理,可以满足"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防要求。同时也再次验证了只要设计合理,铰接中心支撑钢框架体系在8度抗震设防区仍可具有较好的抗震性能,高度也可以突破民用建筑12层的限制。最后给出了铰接中心支撑钢框架结构节点连接部分抗震设计的一些原则性建议。     

支撑长细比对人字形中心支撑钢框架结构影响系数的影响

为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。     

Y型偏心支撑钢框架倒塌储备能力分析

为了评估Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌储备能力,提出了一种针对于Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌判定标准,并利用这个标准对不同设防烈度和不同层数的4个算例进行了IDA分析,得到了4个算例的倒塌储备系数和倒塌概率曲线.分析结果表明：相同条件按9度设计的Y型偏心支撑结构比按8度（0.2g）设计的结构倒塌储备能力弱,且层数越高其倒塌储备能力越弱.     

石油化工钢框架抗连续性倒塌的ABAQUS分析

随着人民生活水平的提高,对于结构安全性的要求也随之提高。如何防止结构在受到突然破坏时从而引起连续性倒塌成为了一项热门的课题。本文从理论出发,利用有限元软件ABAQUS对于一个三层石油化工钢框架结构进行了模拟,并依次拆除了角柱,长边中柱,短边中柱,内部柱,对变形数据与GSA2003规范分析计算结果进行对比分析。最后,对于框架结构的形状,平台上容器方位的布置提出了一些合理化的建议。