强风作用下输电塔线体系连续性倒塌分析

为分析强风作用下输电塔线体系连续性倒塌的过程,将已发生破坏的输电塔作为薄弱塔,采用等效位移的方式考虑薄弱塔倒塌对挂线点空间位置的影响,计算相邻输电塔(目标塔)在薄弱塔多组倒塌特征变量组合工况下的响应和破坏特征,确定对目标塔具有最大影响的薄弱塔倒塌特征变量.结果表明:在发生连续性倒塌时,目标塔的破坏包括近薄弱塔侧的塔身破坏和塔头破坏2种形式;目标塔近薄弱塔侧背风面主材应力比最高,斜材应力比一直较低;塔身下部斜材失稳与主材应力的持续增大是目标塔整体倒塌的最直接原因;薄弱塔的倒塌过程持续时间是目标塔是否破坏的主要控制变量.

考虑腐蚀作用的钢框架结构连续性倒塌分析

为研究大气环境长期作用下钢框架结构的抗连续性倒塌性能,建立钢结构时变腐蚀模型预测构件截面面积和力学性能随服役时间的退化情况,并以一栋处于Ⅲ级大气腐蚀环境中的多层钢框架建筑为研究对象,在服役期内的不同阶段对其进行Pushdown分析。将塑性荷载系数、极限荷载系数和最大竖向位移作为结构抗倒塌能力的评价指标,通过灵敏度分析得到不同材料参数对各指标的影响情况,并基于回归分析拟合评价指标随体积损失率的退化规律。结果表明:腐蚀会导致钢框架的承载力和延性发生退化,其中延性的劣化更加明显;承载力指标的退化主要归因于材料强度的降低和构件截面面积的减少,延性指标的退化主要与材料断裂应变的减小有关;评价指标与结构体积损失率之间有较强的线性关系,可基于此对其退化情况进行定性预测。

连栋温室抗连续性倒塌机理及构件敏感性分析

为避免连栋温室因局部构件破坏而引起整体结构破坏,本研究选取咸阳地区某Venlo型连栋温室作为研究对象,基于抗连续倒塌基本机理提出了一种改进的敏感性分析方法,得到了连栋温室结构关键构件及其分布规律。使用MIDAS-GEN软件对温室骨架截面进行设计优化,而后在ANSYS软件中将优化后的结构通过结合拆除构件法和敏感性分析方法确定柱子的敏感性系数。结果表明:(1)长边柱的敏感性系数与中柱接近并大于短边柱,短边柱敏感性系数大于角柱;(2)长边柱靠近两端敏感性系数显著上升,有桁架铰接的柱相较于其他柱敏感性系数略高;(3)中柱的敏感性系数与直接应力呈现正相关性,而长边柱和短边柱则相反。研究结果可为连栋温室优化、抗连续性倒塌等研究提供参考。

深圳科技馆(新馆)大跨度悬挑桁架和吊挂结构设计与抗连续性倒塌分析

深圳科技馆(新馆)中庭通高空间有三个悬浮“盒子”,建筑功能分别为两个观景平台和一个天文馆,结构受力体系分别采用大跨度悬挑桁架结构和吊挂结构。对其结构方案进行了介绍,通过多遇地震和风荷载作用下弹性分析、弹性时程补充分析、设防烈度地震作用下中震构件验算和罕遇地震作用下动力弹塑性分析,结果表明观景平台和天文馆的设计控制指标均满足相对应性能水准的要求。为验证大跨度悬挑桁架结构和吊挂结构是否会发生连续性倒塌,利用MIDAS Gen软件采用拆除构件法进行抗连续性倒塌分析,结果表明关键构件失效后剩余结构具有多种传力路径,能实现内力重分布,具有较好的冗余度,不会因为局部受力较大构件破坏导致连续性倒塌。

锈蚀对网壳结构抗连续性倒塌性能的影响

发生在水泥生产线建(构)筑物空间网格结构节点、支座处的锈蚀易导致相关的杆件失效,引发建(构)筑物空间网格结构连续性倒塌。通过有限元数值模拟,研究了实际服役结构在不同锈蚀年限下抗连续性倒塌性能的变化情况。动力响应过程中单层网壳结构最大应力达到静力作用下的1.5倍,部分杆件屈服,相邻节点位移达结构跨度的1/500~1/300。双层球面网壳结构冗余度高,抗连续性倒塌性能较好。

混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法

现阶段,在建筑行业中,很多建筑设计架构均是基于正常荷载完成的。然而,各地地质情况存在着差异,所以一旦产生突发事件,很可能因建筑结构缺乏抗压能力和抗连续倒塌能力,从而引起倒塌事故。本文立足于混凝土框架结构的连续性倒塌的原理,对其设计意义与原则进行了探究,并对设计方法进行了分析,以期为我国混凝土框架结构搭建事业的发展提供有效的理论依据,促进我国房屋建设事业抗震能力的提高。

建筑结构连续性倒塌及其控制设计的研究现状

纽约世贸大楼遭受大型客机撞击后引起的结构倒塌事故是从局部楼层的破坏向其他各楼层扩展的连续性倒塌过程,这种最终的完全倒塌或相对于初始局部破坏的大范围倒塌,导致了大量的人员伤亡和巨大的财产损失。国外针对突发事件下结构抵抗连续性倒塌的课题研究历经数十年,形成了明晰的抗倒塌设计思想,提出拉结力设计和备用荷载路径分析等方法,但在诸多方面仍未充分展开,尚难以与传统的结构设计方法相融合。将对结构连续性倒塌控制与设计方法、结构鲁棒性能和冗余特性评价等问题作出评述,并针对大跨结构体系的抗倒塌研究作一探讨,最后结合工程实例,简单讨论倒塌事故的过程和防倒塌设计的注意点。

输电塔-线体系简化模型地震作用下的连续性倒塌分析

采用输电塔-线体系的简化模型,利用大型有限元软件ABAQUS对某输电塔进行地震作用下的连续性倒塌分析,研究输电塔的薄弱部位和倒塌全过程。分析结果表明,采用简化模型得到的输电塔薄弱环节和连续性倒塌过程与采用三塔四线模型得到的结果具有较好的一致性,简化模型可用于输电塔-线体系的连续性倒塌分析。

基于GSA规范改进方法的框架结构连续性倒塌分析

为评估框架结构抗连续性倒塌潜力,结合GSA(general services administration)规范,采用备用荷载路径法进行连续性倒塌分析。在介绍GSA规范的基础上提出了一些改进,并阐述了评估结构抗连续性倒塌潜力的方法。基于GSA规范的改进方法,利用有限元软件ANSYS中的Beam188和Shell63单元建立三维框架有限元模型,采用生死单元法分别'杀死'长边中柱、短边中柱、角柱和长边两根柱,评估结构在上述工况下抗连续性倒塌的潜力。结果表明,对于典型的框架结构,长边靠中央的2根柱失效会造成结构的局部连续性倒塌,为建筑物的抗连续性倒塌设计提供了依据。

关于“连续性倒塌”定义的探讨

目前关于建筑物连续性倒塌的研究方兴未艾,但其定义尚存在分歧。为了更好地理解建筑物连续性倒塌的本质,给出了美国土木工程协会和英国设计规范关于连续性倒塌的定义,指出了两者的异同,并通过分析及实例说明,得出美国土木工程协会的定义相对合理的结论。

隔板贯通式全螺栓节点抗连续性倒塌性能数值模拟分析

对不同构造的矩形钢管柱-H形钢梁隔板贯通式全螺栓连接节点进行数值模拟分析,考察窄盖板、较宽梯形盖板及较宽梯形盖板、梁下翼缘局部增大三种连接节点在连续性倒塌工况下的受力机理及破坏模式。结果表明,通过增大盖板尺寸,使初始断裂破坏位置外移至弯矩较小的外排螺栓处,可提高节点的承载能力。同时增大连接区域梁下翼缘宽度、盖板宽度,可使梁下翼缘连接处螺栓孔优先发生孔壁承压型破坏,延缓板件开裂,利于悬链线作用发展,大幅提高节点的承载能力。

恐怖爆炸下建筑物连续性倒塌研究进展

爆炸袭击是当前恐怖活动中最经常也是危害最大的一种方式,是造成建筑物连续性倒塌的最主要原因。近年来,随着恐怖活动的日益猖獗,建筑物连续性倒塌越来越受到工程界的关注,并已成为一个研究热点。回顾了建筑物连续性倒塌研究的历史,明确了建筑物连续性倒塌的定义、原因及其分析目的与流程。归纳分析了目前连续倒塌分析的几种方法:备用荷载路径法、局部抵抗特殊荷载法、构造设计法以及连续性倒塌仿真,详细阐述了备用荷载路径法。提出了对今后研究方向和难点的思考。

大跨度单层空间网格结构连续性倒塌动力效应分析及简化模拟方法研究

为评估大跨度单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应,并确定此类结构静力分析时所采用的荷载动力放大系数,构建了单层空间网格结构抗连续性倒塌的单自由度子结构模型,推导出考虑初始状态下子结构在线弹性、弹塑性阶段的动力放大原理,通过数值算例分析验证了其正确性。提出适用于单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应简化模拟方法,通过算例验证后给出单层网壳结构荷载动力放大系数的建议取值范围。研究表明:不考虑初始状态时,弹性阶段下的位移动力放大系数、荷载动力放大系数趋势保持一致;弹塑性阶段下,随着塑性的发展,荷载动力放大系数逐渐减小,位移动力放大系数逐渐增大。考虑初始状态后,虽然两个动力放大系数的变化趋势未发生改变,但值均显著减小,与理论分析结论一致,因此必须考虑初始状态的影响。此外,对于单层网壳结构,当DCR<0.7时,建议荷载动力放大系数取1.7~1.9;当DCR>0.9时,建议取1.4~1.6。

偶然载荷下框架结构抗连续性倒塌数值分析

为防止建筑结构在撞击等冲击载荷作用下发生连续性倒塌破坏.采用数值模拟和试验方法对偶然载荷作用下RC框架结构局部破坏进行了非线性动力响应分析.利用Matlab编制弯矩-曲率曲线,通过把曲线的数据输入到有限元对框架进行数值模拟,同时对框架梁开裂前和开裂后位移变化规律进行了试验研究.研究结果表明:RC框架结构设计时,应满足弹性阶段合理的动力响应系数,同时满足非线性合理的动力响应系数,这样才能提高结构整体稳定性,防止发生连续性倒塌.

建筑钢结构抗连续性倒塌各国规范设计及分析

为了给中国高层建筑钢结构抗连续性倒塌设计提供参考和思路,简要介绍了英国、欧洲、美国、日本等国家和地区抗连续性倒塌设计的构造措施、设计方法及流程等,重点针对各种规范关于分析方法、去除构件位置、荷载施加、破坏准则等关键问题,综合比较各种设计方法的优缺点和适用范围。分析表明,拉结强度法缺乏理论验证,去除构件法并未考虑构件失效时间和柱残余承载力对动力效应和内力重分配的影响,分析结果过于保守,关键构件法中偶然荷载的量化还存在争议。设计中应根据用途、重要性以及层数对结构进行分类,针对不同结构分类采取不同等级的抗连续性倒塌设计方法,同时应针对新建结构和已建结构区别对待。

美国建筑连续性倒塌设计标准的现状

1968年英国Ronan Point大厦发生连续性倒塌后,包括英国、加拿大、美国在内的许多发达国家的研究人员对结构的连续性倒塌问题进行了大量的研究,并逐步将研究成果写入各类标准。美国总务局和国防部分别出版旨在帮助其管辖的建筑建立抵抗连续性倒塌性能的GSA标准和UFC标准,是目前最为系统、全面和实用的两部标准。论述了当前有关连续性倒塌标准的基本方法;详细阐述了UFC标准和GSA标准关于结构连续性倒塌的概念、设计方法、设计过程以及实施步骤等问题的规定;在以上论述的基础上总结了美国当前连续性倒塌设计标准的特点与不足并为建筑物连续性倒塌设计的进一步研究工作提供了思路。

平面钢框架瞬时冲击去柱抗连续性倒塌试验研究

采用冲击去柱法对两个平面钢框架进行抗连续性倒塌试验研究,重点关注去柱后框架结构的动力反应、倒塌机制以及梁柱受力方式的转变。试验结果表明,在整个倒塌过程中,框架结构经历了弹性受力阶段-弹塑性受力阶段-悬链线形成阶段;框架梁经历了弯曲机制抵抗外荷载到悬链线机制抵抗外荷载的转变;相邻框架柱的弯曲刚度越大,对去柱后形成的双跨梁的约束越强,梁的悬链线效应就越大。对于强梁弱柱型框架结构,由于其框架柱较弱,瞬时去柱后,易发生柱失稳型连续性倒塌。采用ABAQUS6.11对抗倒塌试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。结合试验结果,采用有限元模型分析了平面钢框架倒塌时的动力放大系数和最终倒塌模态。

大跨度钢结构的抗连续性倒塌设计

为了实现大跨度钢结构的抗连续性倒塌设计目标,从结构体系布置的角度出发,对不同形式的大跨度钢结构,提出抗连续性倒塌设计的实用方法与措施:即对连续多榀平面桁架等平面结构体系,增设横向联系梁;对环向布置的结构体系,增设环形联系梁;对弦支预应力结构,拆分传力路径。关于抗连续性倒塌分析方法,根据不同的体系特点,说明了静力线性法、静力非线性法及动力非线性法的适用范围,并导出了局部构件失效时的结构分析列式。基于动力非线性分析,提出了根据构件破坏前后结构刚度矩阵条件数变化系数η,来判断大跨度钢结构刚度矩阵病态程度的方法。通过3个工程实例验证了所提出的结构抗连续性倒塌概念设计措施及计算方法。

火灾下工程结构连续性倒塌分析与设计方法探讨

给出了火灾下工程结构连续性倒塌的定义,分析了工程结构在火灾作用下的特点,并给出了火灾连续性倒塌判断流程。在介绍目前常用的工程结构抗连续性倒塌分析设计方法的基础上,提出了采用替代路径法中的非线性静力分析方法对建筑结构进行火灾作用下抗连续性倒塌设计的思路。

竖向不规则框架结构连续性倒塌分析

国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行了基于非线性静力Pushdown方法的抗连续性倒塌研究。分别研究了拆除同一结构中不同部位构件、不同层数塔楼结构中相同部位构件后剩余结构的承载力变化情况,研究结果表明:拆除竖向承重柱后的剩余结构承载力,随着上部塔楼层数的增加以及拆柱位置的上升而出现不同程度的降低;加强裙楼顶部水平向承重构件,可以使塔楼底部构件破坏后的剩余结构更好地发挥悬链线机制,并防止剩余结构发生无明显征兆的连续性倒塌。