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柱连续倒塌的破坏效应分析

近年来,由自然灾害(强震、强风等)、人为失误(装修失火、管道爆炸等)、以及恐怖袭击(撞击、爆炸等)和人为破坏等偶然事件造成的房屋建筑倒塌破坏层出不穷,而结构倒塌一旦发生,往往会造成大范围的破坏和严重的生命财产损失。此外,随着社会经济不断发展,工程项目也日趋复杂、多样,对结构设计提出了更高的要求;自汶川地震后,我国的新规范也对重要建筑的抗连续倒塌设计有了明确要求。考虑到实际工程项目的复杂性,以及致使钢筋混凝土框架结构倒塌的偶然作用的不确定性,结构的抗倒塌设计往往难以考虑所有偶然作用。     

钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的试验研究

偶然荷载作用下预知结构的失效机理以及为之提供新的荷载路径是结构抗倒塌设计中很重要的方面。本文提出了一种模拟框架结构倒塌破坏的拟静力试验方法并完成了一榀4跨3层的钢筋混凝土平面框架的倒塌试验。试验中,用机械千斤顶替换底层的中柱以模拟其失效,用电液伺服作动器采用力控制的方式作用在顶层中柱模拟上部结构重力荷载。作动器施加的力通过中柱传递给底层千斤顶,随着千斤顶的逐渐卸载,中柱顶部的作用力通过框架梁传递到两边的柱。在中柱位移456mm时框架梁中钢筋被拉断而倒塌。本文基于试验结果与现象对试验模型框架受力过程进行了分析,并对结构受力机制的转换过程进行了探讨,通过计算得出结论,塑性机构破坏荷载大约为悬索机构破坏荷载的70%,且可用其来预估框架考虑悬索作用的极限承载能力。     

钢筋混凝土框架结构抗震与抗连续倒塌的比较

从钢筋混凝土结构受力机制和倒塌破坏准则两方面,对抗震与抗连续倒塌的区别进行了分析与比较,结果表明：抗倒塌不同于抗震,结构抗震设计的有益作用并不能取代抗倒塌设计。     

浅谈钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的策略

从结构设计、施工管理及结构特性等三个方面对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的策略进行了介绍,旨在为最大限度地降低建筑物发生连续倒塌的概率,为相关作业者提供指导和借鉴。     

柱贯通梁柱节点非对称钢筋混凝土柱-钢梁框架结构抗连续倒塌性能研究

建筑结构竖向连续倒塌破坏大多数由侧中柱破坏引起,而侧中柱两侧结构的抗侧刚度不同,易导致结构沿侧中柱发生非对称破坏.已有文献中对非对称连续倒塌研究相对较少,鉴于此,以非对称双半跨单柱子结构为研究对象,设计了1种钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)结构全螺栓连接的柱贯通节点子结构,采用静力加载试验模拟结构在侧中柱失效工况下的非对称...     

浅谈钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的策略

当前,钢筋混凝土框架结构在工程建设的过程中十分常见,该结构在应用的过程中也会受到诸多因素的影响,极易出现倒塌的问题。为有效避免结构出现连续倒塌现象,应采取有效措施加大控制力度,完善结构的性能。     

钢筋混凝土建筑抗倒塌设计研究

在近年来建筑产业的发展过程中,建筑倒塌问题愈发严重,受到了社会大众广泛的关注。基于此,文章针对钢筋混凝土建筑抗倒塌设计工作展开了详细地分析和研究。     

RC框架结构抗连续倒塌分析

参考美国规范,运用拆除构件法,基于SAP2000通用有限元软件．对一按照我国现行规范设计的RC框架结构进行抗连续性倒塌分析,分析了移除失效柱后,剩余框架柱柱轴力的变化趋势,对比分析了柱失效位置对结构抗连续性倒塌性能的影响,并研究了层高对结构抗连续性倒塌性能的影响．得出在不考虑地震荷栽作用时：角柱失效对结构影响最大;柱失效后,剩余结构的内力重分配只集中在失效跨内,失效点上方柱基本失去支撑作用;层高对结构抗连续性倒塌性能影响较小,建议结构层高取值在3．6m～4．2m之间。     

钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能试验研究

对一单层2×2跨的钢筋混凝土板柱结构进行连续倒塌模拟试验研究,模型缩尺比为1∶2.34。通过静载试验来模拟板柱结构下层中柱失效。在板面预加2倍标准荷载的重力荷载,采用静力方式卸除中柱考察板柱结构抗倒塌性能。随后对中柱施加向下的集中力直至破坏,模拟板柱结构在均布荷载和上柱传力下的倒塌过程。研究结果表明：楼面荷载主要通过板的挠曲和薄膜作用传递。平板历经弹性阶段、压力薄膜阶段和拉力薄膜阶段。基于常规设计,通过完善构造措施等,可以保证中间区格钢筋混凝土板柱结构在经历中柱破坏后仍具有足够的抗连续倒塌能力。     

Experimental and modeling study on the progressive collapse resistance of a reinforced concrete frame structure under a middle column removal scenario

A reinforced concrete (RC) frame structure is one of the widely used structural system. A localized damage caused by extreme events may lead to progressive collapse of entire structures. In this paper, progressive collapse test of three 1/3‐scaled reinforced concrete frame, including a single‐story without a slab, single‐story with a slab, and double‐story with slabs, are reported. Experimental results show that the progressive collapse process of RC frame consisted of five stages: an elastic stage, yield stage, beam mechanism stage, transient stage and catenary stage. The reinforced concrete slabs contribute to large progressive collapse resistance force compared with the specimen without slab. Furthermore, validation of the test results by using a refined solid finite element model was established. The effect of extensive parameters, including slab thickness, beam section height, seismic design intensity, and so forth, on the progressive collapse performance of RC frame structures was simulated as well. The simulation results indicated that the collapse resistance of RC structures was substantially improved with the increased of the slab thickness and seismic design intensity. Finally, a simplified model is proposed in accordance with experimental and numerical results to calculate the collapse resistance of RC frame structures.     

Progressive collapse performance analysis of precast reinforced concrete structures

In this paper, the progressive collapse performance analysis of precast reinforced concrete (RC) structures is performed. A numerical simulation framework for precast RC structures is developed on the basis of the OpenSEES software, where the fiber frame element is used for beam and column type members and Joint2D element is used for the beam‐to‐column connections. The conjugated material models are then introduced, and a min–max failure criterion is imposed on the original models to reflect the steel fracture and concrete crushing when the structure is undergoing progressive collapse. In addition, to overcome the computational difficulties arisen from progressive collapse behavior, two enhanced nonlinear solutions , that is, the consistent quasi‐Newton algorithm and the explicit KR‐α algorithm, are employed, respectively, for static and dynamic analysis. A 10‐storey prototype precast RC structures is designed to verify the developed numerical framework, and the progressive collapse resisting mechanism of the structures is investigated through both static pushdown analysis and dynamic column‐removal analysis. Finally, influences of some typical parameters in precast RC structures on their progressive collapse performance are studied.     

考虑悬链线效应的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析

为了研究悬链线效应对钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌能力的影响,基于OpenSees建立可以考虑悬链线效应的RC框架宏模型,通过两个RC框架子结构在移除中柱后的竖向承载力试验结果对比,验证了所采用宏模型的合理性,并研究了悬链线效应对RC框架子结构抗连续倒塌能力的影响。分别采用备用荷载路径法中的非线性静力方法和非线性动力方法对1栋10层RC框架结构进行抗连续倒塌能力分析,研究悬链线效应对RC框架整体结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明：不考虑悬链线效应的影响将低估RC框架结构的抗连续倒塌能力;在移除底层中柱情况下,不考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值小于2.0,而考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值则超过2.0。     

中柱失效下预制装配式框架结构抗连续倒塌性能研究

为了研究中柱失效下预制装配式框架结构的抗连续倒塌性能,制作了5个两跨1/3缩尺梁-柱子结构模型,采用pushdown加载方式研究其在倒塌过程中的抗力机制与破坏模式。试验结果表明：采用顶底角钢连接、无黏结预应力拼接以及混合连接等三种连接方式对其抗连续倒塌性能及抗力机制影响很大;由于纵筋在梁柱节点区域不连续,无黏结预应力连接结构不能发展有效的弯曲机制,而在梁柱界面上安装顶底角钢时,则可以发展较好的弯曲机制;预制装配式结构的破坏模式和抗力机制与普通混凝土结构明显不同,预制装配式结构抗力从加载初期就主要由预应力钢筋发展悬链线作用提供。通过高精度有限元软件LS-DYNA进行精细化有限元建模,在验证数值模型的基础上开展参数分析。有限元分析结果表明：装配式结构中采用有黏结预应力筋可以增大结构在小变形阶段的承载能力,而在大变形阶段,有黏结预应力筋断裂更早,变形能力更弱,承载力也较低。     

钢筋混凝土框架抗倒塌与抗震设计的对比分析

以一栋六层框架结构为例,对其抗倒塌设计与抗震设计的结果进行了分析,研究结果表明,抗倒塌设计不同于抗震设计,并提出抗倒塌设计的一些措施,为将来工程抗倒塌设计和相关方面的设计提供了参考依据。     

Collapse simulation of reinforced concrete frame structures

Study of collapse‐resisting properties of structures has attracted widespread attention because of frequently occurring earthquakes and extreme events (e.g. blast) around the world. The developments in computational methods have enabled researchers to numerically simulate the collapse of structures under different kinds of loadings and provide reliable assessments of the collapse performance of structures. The dynamic nature of structural collapse requires a direct integration algorithm to solve the equations of motion of the numerical simulation model. A major concern in such simulations is the computational efficiency, which stems from the need to use a small time step size in both implicit algorithm and explicit algorithm. In this paper, modeling techniques to simulate typical failure mechanisms in reinforced concrete frame structures combined with the application of the recently developed explicit, unconditionally stable, parametrically dissipative KR‐α integration method to investigate collapse simulation are presented. A fiber beam‐column element is used to model the frame members, where the material nonlinearities, especially material softening, are simulated by a plastic damage model combined with a failure criterion. Numerical examples are presented to illustrate the proposed collapse simulation technique. The results indicate that the proposed technique provides an accurate result and has exceptional computational efficiency. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

空间网格结构连续性倒塌试验研究

为研究空间网格结构遭遇局部初始破坏后的结构响应、倒塌过程与倒塌机制,以单层球面网壳结构为研究对象,进行了1个直径为4.2m,矢跨比为1/7的凯威特型网壳结构整体模型的连续性倒塌试验。施加节点集中荷载,采用自主研发的杆件破断触发装置使网壳模型的1根经向杆件发生突然破断,并以采样频率100Hz采集网壳模型各位置杆件的高频动应变响应,基于高速摄像测量技术（帧频200fps）获取模型节点的高速动位移响应。初始破坏发生后,网壳模型呈现出自破坏局部向周围逐步扩展的连续性破坏,最终整个模型完全翻转并在一系列最外层杆件断裂后部分坠落。试验结果表明：尽管单层球面网壳结构杆件众多,但单根杆件的失效仍可能触发连锁反应,导致整体结构的连续性倒塌;单根杆件破坏后,局部内力重分布导致的杆端节点出现点失稳,并引发周围节点顺次向下运动,这也是单层球面网壳结构遭遇局部初始破坏后倒塌的主要模式。     

钢筋混凝土单向梁板子结构抗连续倒塌试验研究

梁和板组成的楼盖系统是框架结构的主要抗连续倒塌构件。为了分析各类结构参数对钢筋混凝土楼盖系统抗连续倒塌性能的影响,该文首先根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010设计制作了8个钢筋混凝土单向梁板子结构缩尺试件,这些试件具有不同的截面尺寸和配筋率。然后通过竖向加载试验研究这些试件在中柱破坏后的材料变形/损伤和抗连续倒塌承载力。试验结果表明：带楼板的子结构试件的承载能力明显高于相同截面的梁试件的承载能力;试件在梁机制阶段的承载能力主要由截面尺寸和钢筋面积所决定,而悬链线机制阶段的承载能力主要由截面中连续钢筋面积所决定;楼板的宽度、厚度和板内配筋以及梁高对梁机制下的承载力有较大的提高,其中板宽在大于一定值后影响变得不显著;只有楼板宽度和楼板配筋率对悬链线机制下的承载力有显著影响;梁内抗震配筋对缩尺试件在两个阶段的抗连续倒塌承载力影响都不大。     

强震作用下竖向不规则RC框架结构抗震易损性分析

研究速度脉冲强震作用下竖向不规则钢筋混凝土框架结构的抗震易损性。以5层和10层底层竖向不规则框架结构为分析对象,考虑地震动输入的不确定性,通过非线性动力时程分析获得结构底层最大层间位移响应,并通过曲线拟合建立最大层间位移与基本自振周期对应的谱加速度函数关系;假定最大层间位移和极限性能目标位移取对数正态分布的平均值,建立能有效评估结构竖向不规则极限控制参数的易损性曲线。分析结果表明：速度脉冲强震作用下,楼层承载力和刚度突变对结构层间位移有较大影响,底层竖向不规则程度越大最大层间位移亦随之增大,而中间层最大层间位移则减小;地震动强度越大,最大层间位移离散性越大;楼层承载力和刚度突变对抗震易损性曲线的影响较大,楼层数不同结构易损性曲线趋势不同。