焊接连接预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌性能研究

通过试验与有限元分析研究焊接连接预制混凝土(PC)梁-板子结构的抗连续倒塌性能。在实验室制作1个焊接连接PC梁-板子结构缩尺模型,采用Pushdown加载方法并考虑工作荷载对结构倒塌过程的影响,研究该子结构在去除1个边柱工况下的抗力曲线、梁板变形、钢筋应变及有效抗力机制。试验结果表明,尽管假设动力放大系数为2.0,试验模型在瞬间移除1个边柱工况下也不会发生连续倒塌,焊接连接PC试件的破坏首先发生于焊缝处栓钉断裂。为了解焊接连接PC子结构抗倒塌机理及各主要构件的抗力贡献,通过商业软件ANSYS/LSDYNA进行数值分析并开展拓展分析。通过对比试验及有限元模拟结果发现,采用LSDYNA软件可以准确模拟试件的破坏模态及受力特性。有限元分析结果表明:在受荷初始阶段,预制板及叠合层对抗倒塌承载力的贡献只占30%,抗力主要由预制梁发展梁机制承担;但是在后期大变形阶段,预制板及叠合层对抗倒塌承载力的贡献可高达80%,叠合层中的钢筋网发展拉膜作用是后期大变形阶段试件的主要抗力机制。     

螺栓连接预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌机理研究

为研究螺栓连接预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,制作一个两跨1/3缩尺的螺栓连接PC梁-板子结构试件,采用堆加均布荷载与Pushdown相结合的加载方式研究其在受力过程中的开裂模式和抗力曲线。结果表明:螺栓连接PC框架具有较好的变形能力;在加载初期试件抗力主要由梁和板的抗弯机制提供;与RC结构不同的是压拱机制作用对PC梁抗倒塌贡献较少。由于梁柱节点部位螺栓附近混凝土容易发生撕裂破坏导致预制梁提早退出工作,但板中钢筋网在大变形阶段可以发展拉膜机制使得子结构可以继续承受荷载,不至于发生倒塌破坏。通过有限元软件LSDYNA建模,进一步分析了螺栓连接PC结构的预制梁与板(预制板和后浇叠合层)对结构抗力的贡献。有限元分析表明,预制板及后浇叠合层在加载初期的抗力贡献高达87%,在大变形阶段由于叠合层钢筋网发展拉膜机制,其抗力贡献也高达72%。     

国外钢筋混凝土结构连续倒塌事故

连续倒塌是指结构因某一构件或节点的破坏而引起的多米诺骨牌式的整个建筑或其较大范围的倒塌。连续倒塌的后果一般很严重,因为破坏迅速,难以采取措施。本文介绍国外这方面的事故实例和经验。     

运用概念设计探讨钢筋混凝土结构抗连续倒塌

为深刻理解现行高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)中首次提出抗连续倒塌设计的基本要求,提出从概念设计理念上掌控阻止结构连续倒塌的机理和加强关键构件的技术措施。     

考虑悬索作用钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

在爆炸及冲击荷载作用下,没有经过抗倒塌设计的高层建筑可能会产生不成比例的倒塌破坏。通过变化配筋率、钢筋等级、加载速度等方式完成5个约束梁试验,研究钢筋混凝土柱失效情况下,梁柱子结构在考虑悬索作用效应时的抗倒塌性能。试件两端预埋钢管并通过钢轴与钢箱上的支座连接,电液伺服作动器在预定时间内采用位移控制连续加载,在大约400mm位移时试件由于钢筋的断裂发生倒塌破坏,此时试件的承载能力大约是塑性阶段的2倍而位移将近20倍。基于试验结果和现象,对试件的受力过程、力的转换机制以及悬索作用机理进行分析与探讨,并对梁柱子结构抗倒塌设计提出悬索作用的简化计算方法。     

后浇整体式预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌机理研究

为研究后浇整体式预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,设计并制作了两个2跨1/3缩尺后浇整体式PC梁-板子结构模型.试验中采用堆加均布荷载与Pushdown结合的加载方式研究其在边柱失效下的抗力曲线与破坏模式.试验结果表明:后浇整体式PC结构中预制板的整体性较好,开裂主要集中在预制板与梁交界处;在加载过程中PC子结构...     

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。     

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。     

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。     

现浇与装配整体式混凝土空间框架子结构的抗连续倒塌性能试验对比研究

为研究装配整体式混凝土空间框架结构抗连续倒塌性能与现浇结构的异同，设计并制作了3个2/3缩尺、3梁4柱的混凝土空间框架子结构试件，对中柱进行了力-位移控制的静力加载试验。其中一个试件是现浇混凝土(RC)结构，另外2个试件是装配整体式混凝土(PC)结构，梁柱节点构造分别采用90°弯钩连接及锚固板焊接连接两种形式。根据抗力、位移、应变、裂缝发展及破坏形态等试验结果对试件的受力变化及抗力机制进行了分析。结果表明：PC试件梁端的裂缝发展更集中，而RC试件的梁端裂缝分布更均匀，这对结构受力更有利。RC试件的抗连续倒塌能力优于PC试件，在压拱阶段两者差别不大，但在悬链线阶段，RC试件的荷载最大值为167kN，分别为90°弯钩节点构造形式和锚固板焊接节点构造形式的PC试件的1.57倍和1.22倍，并且RC试件钢筋断裂更晚，具有更好的塑性发展空间。     

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.     

预应力混凝土梁-柱子结构抗连续倒塌性能试验研究

通过开展2个有黏结预应力混凝土(PC)梁-柱子结构和2个无黏结PC梁-柱子结构的拟静力Pushdown试验，对中柱缺失后PC梁-柱子结构的抗倒塌性能进行研究。通过对比有黏结和无黏结PC梁-柱子结构的Pushdown试验结果发现：有黏结预应力筋较无黏结预应力筋可以有效提高结构的屈服荷载与初始刚度；两种子结构主要依靠钢筋产生的悬链线机制抵抗倒塌。此外，PC结构中的非预应力筋配筋率对其抗连续倒塌性能的影响也较为显著。单纯增加非预应力筋配筋率会增加PC梁-柱子结构在悬链线作用阶段中对周围结构的不利影响。因此，在PC结构的抗连续倒塌设计中需考虑合理的预应力筋与非预应力筋的比例。     

装配整体式混凝土框架结构抗连续倒塌试验研究

节点连接的破坏和失效显著影响装配整体式混凝土框架结构在连续倒塌大变形下的抗力机理、破坏模式和变形能力。为研究装配整体式混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,设计了3个1/3缩尺的两跨梁柱子结构试件,开展了拟均布加载下的静力连续倒塌试验和理论计算分析。包含1个现浇对比试件RC和2个采用不同梁柱纵筋连接方式的装配整体式试件PC,即梁钢筋通过机械套筒连接和锚固板锚固、柱钢筋通过半灌浆套筒连接的试件,梁钢筋通过90°弯折锚固、柱钢筋通过约束浆锚连接的试件。试验发现：由于后浇区混凝土强度的提高,装配整体式试件的压拱机制峰值荷载较现浇对比试件分别提高22.9%和20.2%;拟均布加载下,梁最终变形呈曲线,该变形模式下节点需要提供更高的转动能力才能保证梁整体变形满足T/CECS 392—2021《建筑结构抗倒塌设计标准》的挠度要求;在悬链线峰值荷载时相邻跨梁提供的水平约束能有效限制边柱的水平变形和装配式试件的坐浆层滑移。理论计算表明,装配整体式试件的压拱作用的倒塌抗力贡献率低于现浇对比试件,其原因是边柱坐浆层滑移削弱了梁端约束,进而降低了压拱机制承载力。采用能量原理评估了试件的动力倒塌抗力,由于压拱机制下的累积耗能能力较高,装配整体式试件的动力倒塌抗力分别比现浇试件提高了16.8%和18.8%。     

Experimental investigation of asymmetrical reinforced concrete spatial frame substructures against progressive collapse under different column removal scenarios

The progressive collapse resistance design approach is generally applied in the context of a “column‐removal” scenario to assess the structural vulnerability to progressive collapse. To obtain a better understanding of the complex progressive collapse resistance of 3D asymmetrical column‐beam‐slab systems, five one‐third scale 2 × 2 bay asymmetrical reinforced concrete (RC) spatial frame substructure specimens were tested to analyze their collapse mechanisms under five different column removal scenarios, namely, an interior column removal scenario (INT), an exterior column removal scenario in the asymmetrical direction (EXT‐X), an exterior column removal scenario in the symmetrical direction (EXT‐Y), a corner column removal scenario at the long bay (COR‐L), and a corner column removal scenario at the short bay (COR‐S), which are among the most critical scenarios for analyzing structural resistance against progressive collapse. The test results showed that INT had the highest progressive collapse resistance capacity among the scenario substructures and exhibited two progressive collapse‐resisting mechanism stages: a primary mechanism stage (beam and compressive membrane mechanism) under small deformations and a secondary mechanism stage (catenary and tensile membrane mechanism) under large deformations in both the X‐direction and the Y‐direction. In EXT‐X and EXT‐Y, the collapse resistance was mainly provided by the double‐span beam at both the primary mechanism stage and the secondary mechanism stage. In COR‐L and COR‐S, the tensile membrane mechanism could not be mobilized, as the single‐span beams in both the X‐direction and the Y‐direction behaved like cantilevers. Additionally, the asymmetrical span design reduced the resistance of the structure against progressive collapse.     

装配整体式混凝土框架子结构防连续#br# 倒塌空间受力性能试验研究

文章设计并制作3个2/3缩尺的梁柱节点构造形式为开槽水平搭接的装配整体式混凝土(PC)结构试件,对中柱进行了力-位移控制静力加载的试验。第1个为空间框架子结构,第2个为平面框架子结构,第3个为悬挑结构。根据试验的抗力、位移、应变、裂缝发展及破坏形态等结果对试件的受力变化及抗力机制进行分析。结果表明：压拱作用峰值点之前,空间框架子结构基本可以由平面框架子结构和悬挑结构来叠加等效。由于空间框架平面外横向梁的存在,使得空间框架子结构的压拱效应承载力相比于平面框架子结构的提高11.65%,这主要来源于平面外横向梁的梁机制提供的竖向承载力,但不影响空间框架和平面框架悬链线的开始位移。在悬链线阶段,空间框架子结构平面外横向梁的存在会使悬链线效应降低27.23%,且会使悬链线效应提前近一半的竖向位移结束。在空间框架子结构中发生连续倒塌时,柱头会发生平面外的偏转,会使压拱阶段的峰值相较于平面框架子结构和悬挑结构叠加之和降低4.77%,对悬链线阶段的峰值平面框架子结构和悬挑结构叠加之和降低39.04%。空间框架子结构和平面框架子结构的主要区别源于平面外横向框架梁的影响,会使得空间框架结构出现明显的扭转裂缝,且裂缝发展程度更集中和严重一些,这对结构受力是不利的。     

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。     

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。