地震力作用下钢筋混凝土框架结构倒塌的数值模拟研究

介绍了在地震力作用下钢筋混凝土框架结构倒塌机理、破坏准则和数值模拟的研究现状 ,分析了目前研究中存在的主要问题和发展趋势     

火灾下钢筋混凝土框架结构高温力学性能数值模拟研究

建立一个单层双跨钢筋混凝土框架模型,基于钢筋和混凝土材料的热工性能和高温力学性能,运用ABAQUS有限元软件对框架结构进行单室和多室火灾模拟,研究不同火灾工况下,梁、柱构件及整体结构的温度场分布、变形特征和内力变化规律.结果表明:框架结构在单跨受火及双跨受火两种不同受火情况下,双跨受火梁及边柱的温度场与单跨受火时相同,...     

钢筋混凝土建筑火灾倒塌实例数值分析

通过有机结合FDS和ANSYS,采用热力耦合数值模拟的方法,对某钢筋混凝土建筑火灾倒塌案例进行再现分析。通过FDS模拟,获得现场温度随时间变化的情况以及火灾中压溃破坏的5根钢筋混凝土柱的时间-温度曲线。用ANSYS计算钢筋混凝土框架的不同温度下的变形和受力性能。研究结果可为灭火救援安全评估、建筑火灾荷载风险评估等性能化分析提供思路和方法。     

火灾下钢筋混凝土构件的数值模拟

利用大型通用有限元程序ABAQUS对火灾下钢筋混凝土构件的热响应和力学响应进行了数值模拟。在热响应分析中,通过设定混凝土在100℃时的潜能,间接考虑了含水量的影响;在力学响应分析中,采用非线性显式分析,解决了隐式分析中混凝土开裂的数值收敛困难,并用质量缩放的方法提高计算效率。     

火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场数值模拟

为了研究配筋率、升温曲线、多面受火、传热系数等因素对钢筋混凝土剪力墙温度场的影响,利用COMSOL多物理场建模与仿真软件对火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场进行模拟,并得到不同因素变化条件下的剪力墙的温度场分布规律,模拟结果与试验结果符合良好.对温度场模拟中各参数对温度场的影响进行了讨论,结果表明:受火时间越长,钢筋混凝土剪...     

火灾下钢筋混凝土梁温度场的数值模拟

火灾作用下构件内部温度场随时间和空间的变化规律对结构和构件的高温力学响应和抗火性能具有重要意义。本文应用ABAQUS软件对高温条件下不同受火方式、截面尺寸、混凝土骨料类型、升温时间以及含水率的钢筋混凝土梁进行非线性瞬态高温反应分析,揭示各参数对梁截面温度场的影响规律;在合理确定混凝土热工参数的基础上,通过采用在100℃~200℃之间对混凝土热容进行修正的方法,考虑混凝土中自由水和结合水在火灾作用下的物理化学反应对混凝土梁温度场的影响,对火灾下钢筋混凝土梁温度场进行分析。分析结果与相关文献试验结果吻合较好,表明本文钢筋混凝土梁温度场分析方法的正确性,本文为混凝土结构在高温下以及高温后的结构及构件的温度场分析提供了有效方法。     

钢框架结构地震倒塌数值模拟方法研究

准确模拟建筑物地震倒塌可为分析建筑废墟存活空间分布规律和构建救援生命通道提供重要的前期基础。以钢框架结构为研究对象,重点讨论钢框架、填充墙、填充墙与钢框架之间连接问题。采用有限单元法（FEM）和有限-离散单元法（F-DEM）相结合的方法模拟了2跨×3跨的3层钢框架填充墙结构,以倒塌模式为评价指标来验证数值模拟方法的准确性。结果表明：数值模型整体结构表现为倾斜式倒塌模式,朝大跨度方向倒塌并伴随扭转,与实际震害中外廊式结构的倒塌模式相一致;向着结构大跨度方向的存活空间逐渐减小;倒塌层废墟内部的存活空间多呈三角形分布。提出的数值模拟方法可为钢框架结构的震后救援和地震抗倒塌设计提供一定的参考。     

火灾作用下钢框架结构温度场的数值模拟

应用有限元软件,对钢框架结构在火灾标准升温条件下的温度场进行分析,得到了结构在火灾下的瞬态温度场分布云图以及温度随时间变化曲线;为计算火灾下构件内部温度场提供了实用方法,并为建筑结构的热-应力耦合分析提供了基础。     

钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌试验研究及数值模拟竞赛Ⅲ:模拟结果分析

为研究汶川地震中钢筋混凝土框架结构震害机理,清华大学开展了钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌的系列试验研究,包括1个3层4跨RC框架、2个关键梁柱节点和4个关键框架柱。结合试验举行了相应的数值模拟分析竞赛,并将试验和数值模拟结果全部在互联网上公布,供有关科研和工程人员参考。本文介绍了钢筋混凝土框架柱、节点和整体框架的数值模拟竞赛结果,以及相应的结论和建议。     

钢筋混凝土框架结构地震损伤倒塌分析

为了更好地了解钢筋混凝土框架结构的地震损伤倒塌行为,本文探讨了混凝土框架结构的倒塌机制,并分别对某3层和9层框架结构进行了地震损伤数值模拟,研究了近断层强震下的结构响应行为和倒塌破坏演化模式,同时给出了相应的抗倒塌设计建议。结果表明:近断层速度脉冲型地震动对楼层低的结构的破坏影响与非速度脉冲的大致相同;但对楼层较高的结构,影响差别较大。对于低层的混凝土框架结构,构件出现的塑性铰后,能沿结构高度均匀发展;但对于较高层的框架结构,其塑性铰的发展不充分,使得结构构件无法充分发挥其抗震性能;且含有速度脉冲和不含速度脉冲引起的结构塑性铰发展的顺序也不同。     

火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟

研究受火钢筋混凝土构件内部温度场随时间的变化对于分析高温下建筑结构强度、形变的变化规律以及建筑结构的抗火性能是至关重要的.基于三维非稳态导热微分方程,用控制容积法建立了火灾环境下钢筋混凝土三维非稳态温度场的离散格式.计算了火灾环境下一钢筋混凝土楼板的三维非稳态温度场,其结果与文献报道的试验数据基本一致.还计算了一个由楼板、梁、柱和砖墙构成的钢筋混凝土整体结构在火灾中5 h的温度场.计算表明,各受火面在三维方向上的温度分布不是均匀的,火灾下建筑整体结构的温度场计算是一个三维问题;受火表面温度受到内部钢筋的影响而呈现波浪形分布;楼板和柱子的钢筋耐火极限应该同时被考虑.     

框架结构不同倒塌模式的数值模拟与分析

基于离散单元法和杆端多弹簧模型的思想,引入适用于任意加载路径的弹簧恢复力模型,考虑混凝土轴向弹簧与截面剪切弹簧的耦合效应,建立了合理的弹簧破坏准则,并对单元失效后的碰撞问题进行了有效的处理,在此基础上开发了能够模拟强震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌全过程的计算机仿真程序CSPF 1.0。以汶川地震灾区一实际建筑为例,利用CSPF 1.0程序模拟了地震作用下该结构响应的全过程,得到了该结构可能产生的强梁弱柱型倒塌模式。另外在增大原结构的柱截面尺寸及配筋的基础上,程序进一步模拟了强柱弱梁型的倒塌模式。通过对仿真结果的论述和分析,说明了程序CSPF1.0的可靠性和离散单元法在钢筋混凝土框架结构倒塌分析中的可行性,并在一定程度上揭示了框架结构的破坏机理和倒塌机制。     

火灾下钢筋混凝土框架结构的全过程分析

通过对钢筋混凝土框架结构火灾环境模拟,分析了框架结构内部的温度场变化过程,并对火灾下框架结构的力学性能进行了全过程分析,真正实现了框架结构火灾反应的全过程分析,为框架的抗火设计提供理论依据。     

爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析方法比较

运用显式动力有限元分析软件LS-DYNA建立了一个四层两跨钢筋混凝土框架结构的有限元模型,并对其施加爆炸荷载,在爆炸荷载仅引起结构关键柱失效的情况下,研究了不同比例距离爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动力响应及倒塌过程;同时采用美国国防部2009年出台的建筑物抗连续倒塌设计规范UFC 4-023-03中推荐使用的替代传力路径法对相同的四层钢筋混凝土框架结构进行了非线性动力连续倒塌分析。通过比较研究上述数值分析结果,揭示了UFC 4-023-03规范推荐使用的替代传力路径分析方法的不足,进而对考虑爆炸荷载作用的结构抗连续倒塌分析设计方法的改进提出了设想。研究结果表明:通过引入爆炸荷载放大系数来考虑爆炸荷载作用的影响具有更广的适用范围。     

钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌试验研究及数值模拟竞赛Ⅰ:框架试验

为研究汶川地震中钢筋混凝土框架结构震害机理,清华大学开展了钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌的系列试验研究,包括1个3层4跨RC框架、2个关键梁柱节点和4个关键框架柱。结合试验举行了相应的数值模拟分析竞赛,并将试验和数值模拟结果全部在互联网上公布,供有关科研和工程人员参考。本文介绍了3层4跨RC整体框架的试验设计、试验过程和主要试验结果。     

填充墙RC框架结构抗连续性倒塌性能数值模拟研究

为研究填充墙钢筋混凝土（RC）框架的抗连续性倒塌性能,对其进行了数值模拟研究。基于LS-DYNA软件,建立了填充墙RC框架的连续性倒塌分析的精细化有限元模型。模型中采用连续面盖帽模型模拟砖砌体,采用接触算法模拟砂浆。通过对4榀1/4缩尺的RC框架（两榀纯框架和两榀带填充墙框架）的Pushdown试验结果进行模拟分析,验证了有限元模型的精度,并分析了填充墙厚度和砌体强度对RC框架抗连续性倒塌性能的影响。分析结果表明：在所有失柱工况中,失去中柱的填充墙RC框架抗连续性倒塌的峰值荷载最大,填充墙对失去中柱的RC框架的提高作用有限;在移除角柱工况下,填充墙RC框架的抗连续性倒塌峰值荷载最小,填充墙对失去角柱的RC框架的提高作用显著。填充墙厚度比砌体强度对RC框架抗连续性倒塌峰值荷载的提升作用影响更为显著。     

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌对策研究

随着我国建筑行业的快速发展,越来越多的建筑物拔地而起,其中大部分都为钢筋混凝土结构。建筑物的结构体系一旦发生破坏,将会给人们的生命财产造成巨大的损失,所以最大限度降低建筑物发生连续倒塌的概率成为了业内学者集中研究的热点问题。同时,如何有效预防钢筋混凝土框架结构连续倒塌也成为了建筑行业实际施工中广泛关注的焦点。本文从钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌研究的必要性着手,通过实际案例阐述该研究的实际意义,介绍抗连续倒塌的概念、类型和设计方法,最后为钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌提出对策。     

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力评估

对某钢筋混凝土框架结构底层柱发生突然破坏后结构整体的破坏过程进行了数值模拟,评估不同局部破坏位置、不同局部破坏程度时结构可能发生的破坏情况,评价既有建筑物抵抗连续倒塌的能力.结果表明:根据现有规范设计的7度抗震钢筋混凝土框架结构,底层单一柱破坏后结构仍具有较好的整体性,结构没有倒塌;损伤局限在破坏柱所在跨内,但各框架柱...     

钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌试验研究及数值模拟竞赛Ⅱ:关键构件试验

为研究汶川地震中钢筋混凝土框架结构震害机理,清华大学开展了钢筋混凝土框架结构拟静力倒塌的系列试验研究,包括1个3层4跨RC框架、2个关键梁柱节点和4个关键框架柱。结合试验举行了相应的数值模拟竞赛,并将试验和数值模拟结果全部在互联网上公布,供有关科研和工程人员参考。本文介绍了2个关键梁柱节点和4个关键框架柱的试验设计、试验过程和主要试验结果。