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．     

包头现代中学教学楼框架抗连续倒塌分析

本文分别根据GSA(General Services Administration)2003规范和我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010规范下的线性静力拆除构件分析方法对包头市某框架结构教学楼进行了抗连续倒塌对比分析,由于两种方法的加载模式和评估指标均不相同,所以不能由理论计算比较两种方法的分析结果.本文通过具体对一栋结构的抗连续性倒塌分析得到:我国规范的线性拆除构件法对结构的抗连续性倒塌分析要比GSA规范下的分析方法得到的结果更保守.     

一种栓筋连接的装配式RC框架结构抗倒塌分析

为研究一种外包钢管栓筋连接的装配式钢筋混凝土框架结构的抗倒塌性能,完成了3根足尺装配式整体式长柱试验。首先使用有限元软件SAP2000中的多段线性塑性连结单元提出了一种简化的装配式柱模型,模拟出了该柱-柱节点,并与试验结果比较。然后采用抽柱法对一栋6层外包钢管栓筋连接的装配式框架结构和现浇框架结构进行连续倒塌分析,分别抽除首层角柱、首层长边中柱、首层短边中柱、首层内柱四种工况,得到了抽柱后的关键构件内力、位移时程曲线;最后通过Pushdown曲线分析装配与现浇结构的倒塌机制。研究结果表明:多段线性塑性连接单元较好地模拟了装配式柱-柱节点,模拟值与试验值比较吻合;在设计荷载作用下,四种工况中内柱的破坏对装配结构影响最大,其位移比现浇结构大了72.2%;在抗力曲线中发现,角柱破坏时是装配结构梁机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了25.4%,内柱破坏时是装配结构悬链线机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了33.1%。最终得出需要加强装配结构的内柱和边柱及其相邻梁构件的截面尺寸和配筋,以及外包钢管的厚度来提高其刚度,本文可为此类装配式结构的后续工程应用提供一种抗倒塌设计参考。     

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。     

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。     

结构抗连续倒塌鲁棒性简化分析方法研究

为了研究结构抗竖向连续倒塌鲁棒性,结合竖向连续倒塌过程中框架结构内力特征,针对性地提出了构件易损性系数,并对已有的一种结构鲁棒性计算方法进行了简化和改进,通过对钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)框架结构有限元模型分析进行验证.研究表明:结构鲁棒性强弱是一个相对概念,降低重要竖向承重构件的易损性系数能够增强结构抗连续倒塌的鲁棒性;在同样荷载作用下,框架柱易损性系数按照大小排序依次为中柱、边柱和角柱,而重要性系数按照大小排序则依次为角柱、边柱和中柱,对易损性系数和重要性系数均较大的构件设置可靠保护或增加荷载传递路径都能够提高整体结构抗连续倒塌的鲁棒性.     

基于构件拆除法的不规则预压装配式框架连续倒塌分析

文章通过ABAQUS有限元模拟软件建立了L形平面不规则预压装配式PC框架,设置多种不同工况,研究了拆除各个位置承重柱后该框架剩余结构的抗连续倒塌机理。研究表明：预压装配式结构可提高结构整体的最大抗力;预应力钢筋的配置可提高结构的抗连续倒塌能力,并在悬链线阶段提高效果明显;柱失效位置对结构抗连续倒塌有着重大的影响,转角柱的结构抗连续倒塌性能介于内柱与长边中柱之间,其破坏位置越低、破坏时间越早,破坏范围越大。     

不规则RC框架结构抗连续倒塌性能分析

为研究不规则RC框架结构抗连续倒塌性能，采用ABAQUS显式模型，建立二层、三层、四层不规则形式不同的十一个平面子结构模型。通过拆除构件法，在十一个平面子结构模型拆除中柱及角柱后进行考虑动力放大系数的非线性静力Pushdown分析。结果表明：当建筑结构底层中柱破坏时，不规则建筑结构形式抗连续倒塌性能降低约30%,并且随着建筑物层数的增加，数值逐渐降低。建筑底层边柱破坏时，结构不规则程度对结构抗连续倒塌能力影响较大，最大降低约60%。可见：建筑结构在满足其功能与形式的要求的前提下，降低结构的不规则程度或加强裙楼顶部水平承重构件有利于提高结构竖向抗连续倒塌能力并防止剩余结构发生连续性倒塌。     

面向连续倒塌的RC框架结构柱拆除优先级研究

以外荷载做功为倒塌程度评价指标,分别采用线性静力分析、非线性静力分析研究了钢筋混凝土框架结构柱拆除优先级。采用拆除构件法对不同层、跨数的RC框架结构开展线性静力分析,总结拆柱优先级及规律,再通过非线性静力方法分析结构抗倒塌能力并验证拆柱优先级。结果表明：线性分析得到的拆柱优先级与非线性分析的优先级具有良好一致性;8层4跨结构拆单柱的最优方案为底层中柱,拆双柱的最优方案为底层边跨两柱。     

钢-混凝土组合框架结构的连续倒塌分析

旨在探讨柱子的位置、结构冗余度多少及不平衡荷载的大小对组合结构抗连续倒塌性能的影响.基于钢管混凝土统一理论,采用拆除构件法,在ANSYS14.0中建立了钢-混凝土组合框架结构的空间有限元模型,运用生死单元技术分别拆除底层特殊部位的一个柱子来模拟结构的连续倒塌,分析了其抗连续倒塌能力.结果表明,组合框架结构的抗连续倒塌能力与柱子所在的位置、结构的冗余度多少及不平衡荷载的大小有关,可以用于结构的抗连续倒塌设计.     

焊接盖板螺栓连接钢框架抗倒塌动力分析

为了研究焊接盖板螺栓连接(the welded cover plate flange connection,CWP)钢框架结构的动力抗连续倒塌性能,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了钢框架梁-柱子结构精细化有限元模型,用以验证Florea Dinu完成的中柱移除的钢框架梁-柱子结构静力试验.从模拟中提取的荷载-位移曲线和破坏模态与试验对比吻合良好,能够较好地预测出子结构在中柱失效后破坏的全过程.在成功验证有限元模型的基础上开展参数分析,通过采用瞬间去柱的加载方式研究钢框架梁-柱子结构动力响应.研究表明,采用有限元分析得出的动力抗力要高于能量法分析所得结果,但更加接近实际情况,建议采用有限元模拟的方法将静力承载能力转化为动力承载能力;瞬间去柱的破坏模式与静力试验的破坏模式较为接近.     

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。     

RC框架结构倒塌地震易损性评估

为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

结合美国GSA规范,采用显式有限元软件LS-DYNA,建议了一套完整的爆炸激励下结构倒塌数值计算分析方法,并对一栋4层钢框架结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌过程进行了仿真分析,研究了钢框架结构的连续倒塌机制、各结构构件的破坏形式和受力状态.本文建议的方法可以较为真实、准确地模拟结构在爆炸激励下的倒塌全过程.进一步的研究还发现:当部分结构构件被炸坏后,结构倒塌过程中,悬链线机制对结构的倒塌形式和构件的渐进破坏形式产生很大影响;悬链线拉力直接或间接导致了结构构件的局部翘曲和整体塑性失稳.     

穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱-钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明：穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标η高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱–钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱–钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明:穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析(PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。     

钢筋混凝土框架抗倒塌性能影响因素分析

为了研究钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗倒塌性能的影响因素,首先采用两榀混凝土平面框架抗倒塌试验对ABAQUS有限元模型进行验证与校准.然后基于验证后的模型,建立15个3层4跨的混凝土平面框架进行不同层数的中柱失效、梁下部钢筋配筋率和梁上部钢筋配筋率等参数变化的抗倒塌分析.研究结果表...     

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