混凝土组合剪力墙结构建筑倒塌过程的模拟与防倒塌设计

分析对混凝土组合剪力墙结构性能的数值模拟方法,基于离散单元法提出结构倒塌分析的理论模型。针对混凝土组合剪力墙内的局部破坏作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面倒塌过程进行了数值模拟通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立混凝土块体在碰撞形式下的计算模型。分析地震作用下混凝土组合剪力墙框架结构及砌体结构空间倒塌过程。通过图形建模技术,实现混凝土组合剪力墙结构倒塌过程数值模拟。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合混凝土组合剪力墙结构大变形阶段的分析。同时对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结,并指出混凝土组合剪力墙结构参数对抗连续倒塌性能的影响及实用的防连续倒塌设计方法。     

CFST框架-SPWS结构的地震响应分析

对一按8度抗震设防的钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构(简称CFST框架-SPWS结构),基于LS-DYNA有限元程序对其进行了常遇地震作用下的动力响应分析,及罕遇地震作用下的倒塌分析。同时,进行了无带竖缝钢板剪力墙的框架结构在相应地震作用下的动力响应分析及倒塌分析。对比分析结果表明:钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构具有良好的抗震性能,在较高水平地震作用下,其结构局部破坏总是先于钢板剪力墙中出现,从而阻止或延缓了结构其他部位的破坏;钢管混凝土框架-带竖缝钢板剪力墙结构的抗倒塌能力明显强于不带钢板墙的结构,且在相同的地震作用水平下,有剪力墙结构的层间侧移明显小于无剪力墙结构。     

超长复杂隔震结构抗连续倒塌性能分析

以某医院的超长复杂隔震结构为工程背景,对超长复杂隔震结构进行了抗连续倒塌研究。运用非线性有限元软件建立考虑楼板作用的精细三维模型和未考虑楼板作用的简化三维模型,通过非线性动力拆除构件法对两种模型进行了分析,对比两种模型的抗倒塌能力。结果表明：该超长复杂隔震结构仅拆除1根柱时,结构未发生连续倒塌,且角柱对该隔震结构的连续倒塌影响较大|拆除2根柱时,未考虑楼板作用的简化三维模型发生了连续倒塌,而考虑楼板作用的精细三维模型未发生连续倒塌。因此,不考虑楼板作用的简化三维模型计算结果会偏于保守,进行结构抗连续倒塌时需考虑楼板的影响。     

基于倒塌分析的板柱-剪力墙结构抗震性能研究

为准确揭示板柱-剪力墙结构抗震薄弱部位和地震作用下的倒塌机制,基于ABAQUS软件显式计算平台进行二次开发,开发的程序可对地震作用下的建筑结构进行倒塌数值仿真。首先,从构件和整体层面对开发程序计算结果的可信性予以验证。其次,结合某板柱-剪力墙结构工程实例,进行中震、大震、超大震弹塑性时程分析及倒塌数值仿真。通过对比分析,认为精细化弹塑性时程计算分析成果优于等效弹性算法,设置暗梁对提高结构抗倒塌能力作用显著。提出通过适当增加底部楼层墙厚和主要墙肢配筋率来提高结构抗倒塌能力的方法,该方法既能显著提高结构的抗震性能,又确保最大程度考虑经济性因素。     

剪力墙内支撑布置方案对超高层建筑结构抗震性能的影响

以某超高层巨型框筒+核心筒结构为例,分别采用两种不同的剪力墙内支撑布置方案,通过基本动力特性分析、大震弹塑性分析和抗倒塌能力分析,比较了剪力墙内支撑布置对超高层建筑结构抗震性能的影响。研究表明,剪力墙内支撑对结构大震下的位移响应有一定的积极影响,能够显著提高结构的抗倒塌安全储备。建议超高层建筑结构设计时进行抗倒塌分析,对易倒塌层墙体进行内支撑加强,以提高抗倒塌安全储备。     

极罕遇地震作用下剪力墙结构地震易损性分析

为深入研究极罕遇地震作用下剪力墙结构的整体抗震性能,文中依据我国现行规范设计了不同设防烈度、不同高度的9个剪力墙结构,在SAP2000中对其进行数值建模,通过对其他试验进行数值建模并对比数据结果,验证了建模方法的合理性与实用性.基于所建数值模型,采用增量动力分析(IDA)方法,模拟了剪力墙结构从弹性、塑性、倒塌全过程的...     

框支剪力墙结构在大震下的失效概率分析

对不同框支框架层数的框支剪力墙结构在地震作用下发生层倒塌的失效概率进行了分析,并用基于位移的模型得出了框支剪力墙结构在大震下相对于小震的剪力放大系数,揭示了随着地震作用增大的框支框架发生倒塌失效概率的变化情况,探讨了通过柱剪力增大系数、型钢混凝土柱和柱端弯矩增大系数等方法降低大震时框支框架层倒塌失效概率的有效性,并建议一层转换时框支柱应推广使用型钢混凝土柱。     

框架-剪力墙结构静力弹塑性简化分析模型探讨

在对钢筋混凝土框架-剪力墙结构中剪力墙简化模型-等代框架模型分析的基础上,探讨了该模型在钢筋混凝土框架-剪力墙结构静力弹塑性计算中的应用,并进行了单片墙元与等代模型的弹塑性分析的对比,阐明了应用简化模型对框架-剪力墙结构进行罕遇地震作用下弹塑性分析的可行性。     

长周期地震波作用下超高层结构连续倒塌数值模拟

基于ABAQUS软件对某超高层结构在长周期地震波作用下的连续倒塌数值模拟方法进行研究。采用纤维梁单元模拟框架梁和框架柱,采用壳单元模拟钢筋混凝土剪力墙和楼板。基于子程序实现梁单元材料积分点材料的失效用于模拟单元生死,基于混凝土弹塑性损伤本构近似模拟钢筋混凝土剪力墙与楼板的刚度削弱及失效,并采用单元接触考虑倒塌过程中单元之间的碰撞和结构碎片堆积情况。以某实际超高层结构为例,分析了结构的动力特性,并对该超高层结构在长周期地震波作用下的破坏模式和倒塌过程进行了模拟,可为超高层结构地震破坏机理和抗震设计研究提供参考。     

常规RC框架-剪力墙结构抗倒塌能力探讨

按照规范设计的建筑结构通常采用概念设计及构造措施满足结构安全,无法对结构的抗倒塌安全储备进行定量的分析。通过对不同抗震等级及场地类别的框架-剪力墙结构进行动力时程分析,得到按照规范设计并贴近规范限值的结构具有的不同的抗倒塌安全储备系数:7度及7. 5度的结构有较高的抗倒塌安全储备系数,该安全储备系数处于1. 2～1. 4之间,8度区的抗倒塌安全储备系数较小。该系数对于按照规范设计的框架-剪力墙结构抗大震的能力储备给出了定量的结果,可以有效把握结构的抗倒塌性能,为实际工程设计提供安全度参考。     

基于构件变形的RC剪力墙结构#br# 地震抗倒塌准则对比研究

为确定一种能够较为真实地反映RC剪力墙结构接近倒塌状态的抗倒塌判定准则,该文分别从材料、构件和结构层次选取4种具有代表性的抗倒塌准则(弹塑性层间位移角准则、第一竖向构件失效准则、材料应变准则和结构动力失稳准则)进行对比分析。在不考虑结构的扭转效应前提下,以RC构件变形指标限值为墙肢损坏程度的衡量标准,采用基于IDA的倒塌易损性分析方法对11个典型RC剪力墙结构(考虑不同设防烈度、特征周期和结构高度)进行评估,研究各准则的控制严格程度、倒塌概率、CMR随结构参数变化规律以及墙肢实际性能状态等。研究结果表明：第一竖向构件失效准则可合理地判别RC剪力墙结构的临界倒塌状态,具有合适的控制严格程度。     

一起挡土墙倒塌事故的原因分析和思考

挡土墙倒塌并非都是因为本身结构上的缺陷引起的，有些是因为环境条件的变化引起挡土墙受力状态的改变，使挡墙倒塌破坏。     

基于易损性的RC空间框架填充墙结构连续倒塌能力分析

为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方体抽样法获得了性能不同的100个纯框架结构和100个框架填充墙结构,并采用PDA方法和竖向IDA方法对取得的样本进行了易损性分析和对比。分析结果表明：填充墙提高了框架结构的抗倒塌能力,发生连续倒塌概率相同的情况下,框架填充墙结构的承载能力要比纯框架结构的高10%~20%。此外,两种分析方法对纯框架结构的抗连续倒塌能力分析差别较小,而对于带填充墙的框架结构,PDA方法计算结果则偏于保守。     

Seismic response and fragility analysis of fiber-reinforced concrete frame-shear wall structure

为研究在关键部位采用聚乙烯醇纤维增强混凝土材料的结构的地震反应,利用Perform-3D软件对一栋10层的框架 剪力墙结构进行单向罕遇地震（50年超越概率2%）作用下的非线性动力时程反应分析。结果表明,随着结构地震损伤程度的增加,纤维增强混凝土的优良性能发挥更加充分,对结构的抗震性能改善作用也更加明显;结构基本周期对应的加速度反应谱强度S_a(T₁)能较好地反映结构的损伤程度,适合作为地震动强度衡量指标。依据FEMA P695建议的增量动力分析方法,对22对地震动记录进行标准化处理和调幅,并通过结构地震易损性函数,给出结构在不同强度地震作用下达到“防止倒塌”极限状态的失效概率。对于框架-剪力墙结构,建议可采用墙肢塑性铰转角作为其“防止倒塌”极限状态地震易损性分析的结构反应参数。     

Stochastic seismic collapse and reliability assessment of high‐rise reinforced concrete structures

To provide knowledge beyond the conventional engineering insights, attention in this work is focused on a comprehensive framework for the stochastic seismic collapse analysis and reliability assessment of large complex reinforced concrete (RC) structures. Three key notions are emphasized: the refined finite element modeling and analysis approach towards structural collapse, a physical random ground motion model, and an energy‐based structural collapse criterion. First, the softening of concrete material, which substantially contributes to the collapse of RC structures, is modeled by the stochastic damage constitutive model. Second, the physical random ground motion model is introduced to quantitatively describe the stochastic properties of the earthquake ground motions. And then the collapse‐resistance performance of a certain RC structure can be systematically evaluated on the basis of the probability density evolution method combining with the proposed structural collapse criterion. Numerical results regarding a prototype RC frame‐shear wall structure indicate that the randomness from ground motions dramatically affects the collapse behaviors of the structure and even leads to entirely different collapse modes. The proposed methodology is applicable in better understanding of the anti‐collapse design and collapse prediction of large complex RC buildings.     

框架结构填充墙的概念设计

先总体阐述了填充墙对框架主体结构的受力影响,然后重点研究了填充墙的约束效应和面外倒塌机理问题,并提出相应的设计建议,以提高框架结构的抗震性能。     

混凝土结构抗连续倒塌研究综述

连续倒塌是整体结构系统的复杂力学行为,涉及极端荷载的不确定性、结构行为的强动力非线性和承载机制的超大变形特征。为了更好地应用已有抗连续倒塌研究成果,分别对国内外影响较大的混凝土结构抗连续倒塌的试验、数值和理论研究结果进行了梳理。结果表明:已有试验研究主要集中于框架结构和板柱结构,对剪力墙结构、框剪结构等其他类型结构研究明显偏少,主要抗力机制的理论计算模型过于复杂,不利于工程应用,已有数值研究不能准确考虑大变形下钢筋黏结滑移失效、钢筋断裂和混凝土软化、破碎,准确性有待提高; 现有研究基本没有考虑多灾害耦合作用的不利影响,导致研究结论不准确,不利于指导设计; 未来需要进一步研究动力倒塌失效规律、不同类型结构的连续倒塌、整体结构系统连续倒塌规律、灾害相关的连续倒塌机理、面向多灾害防御的抗连续倒塌体系、面向工程的抗连续倒塌设计方法、高效连续倒塌数值分析模型等。     

点连接自保温节能剪力墙抗震性能试验研究

提出一种集承重与节能为一体的新型剪力墙结构体系——点连接自保温节能剪力墙结构。通过三片点连接自保温剪力墙体在水平低周反复荷载作用下的试验,考察了结构的裂缝开展、受力全过程和破坏形态,分析了节能剪力墙体的变形性能、延性、耗能能力等抗震性能,探讨了螺栓点连接的可靠性和受力机理。研究结果表明,点连接自保温剪力墙结构体系结构安全可靠、受力性能良好,在水平低周反复荷载作用下,外侧预制混凝土模板不会发生脱落、分离、倒塌破坏,证明螺栓点连接是一种有效的连接方式,可以保证现浇主体混凝土剪力墙与外侧预制混凝土板形成整体,共同工作。为点连接自保温节能剪力墙结构体系的工程应用提供依据。     

三维地震动输入对IDA倒塌易损性分析的影响

地震作用下建筑结构抗倒塌能力是性能化抗震设计的核心目标,基于IDA的倒塌易损性分析能够定量评价结构的抗地震倒塌安全性.本文通过一个8层RC框架结构和一个20层RC框架-核心筒结构的算例,指出仅考虑地震动单一水平分量的IDA分析会高估结构抗地震倒塌安全性;而三维地震动输入下结构可能出现更多的倒塌模式,可更全面地体现整体结...     

高层框架-剪力墙结构连续倒塌风险评估

采用大型通用有限元软件SAP2000,对某高层框架—剪力墙结构在局部构件损坏后,进行重力荷载作用下的非线性静力Pushover分析,得到了结构的损坏程度及框架塑性铰发展状况的规律,为进一步研究连续性倒塌的机理、抗连续倒塌的方法提供了一些帮助。