基于拆除构件法的摩天轮立柱结构抗连续倒塌分析

建于安徽宣城的“宣城之眼”摩天轮采用了全新的立柱结构支撑体系。本文以该摩天轮为研究对象,对其立柱支撑结构采用拆除构件法进行了仿真分析,分别研究了前立柱失效、单根拉索失效、后立柱失效后设备结构振型、变形、强度。分析结果表明在3种失效工况下,所有构件均未发生屈服,该立柱支撑结构体系满足抗连续倒塌的性能要求。

基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估.结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%.最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.

基于Benchmark模型的拆除构件法分析

为确定结构最不利失效柱位置,以9层Benchmark模型为研究对象,采用拆除构件法进行模型底层各柱分别失效影响的动力分析,并与静力分析结果进行对比。分析结果表明:框架柱失效时间越短,结构失效点的位移响应越大;结构的最不利失效柱位置为结构的边柱;柱的失效使梁的传力模式发生改变,梁由受弯传力变为悬链线式受拉传力;柱的失效同时使与之相连的节点受力状态发生了改变,节点由承受支座负弯矩变为承受拉弯共同作用。

基于拆除构件法的建筑结构抗连续倒塌研究进展

连续倒塌一旦发生就会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,研究结构在遭受意外荷载时跨越局部破坏区域的抗连续倒塌性能具有重要意义。作为连续倒塌分析和抗连续倒塌设计的重要研究方法,拆除构件法既能较好地评价结构的抗连续倒塌性能,又能有效地提高结构的抗连续倒塌能力。为进一步提高拆除构件法的计算精度和效率,本文首先阐述了连续倒塌破坏机理和拆除构件法基本原理,在此基础上,重点分析了计算模型和计算方法对拆除构件法计算精度和效率的影响,最后指出了目前研究中存在的不足及今后研究中应加强的内容。

基于拆除构件法的特高压输电塔-线体系连续倒塌分析

为探究输电塔线体系的连续倒塌过程,本文以输电线路耐张段为研究对象,使用ANSYS建立包含6座直线塔的有限元模型,使用ANSYS找形分析法求解导(地)线张力,根据计算结果并通过重写ANSYS命令流的方式判断导(地)线的断裂顺序,基于拆除构件法和ANSYS隐式非线性动力分析法对输电塔-线体系的连续倒塌破坏过程进行了分析。结果表明:距失效构件较远侧输电线先断裂,导线从上至下依次断裂,地线最后断裂;失效构件所在的直线塔易发生弯扭变形破坏,导(地)线断裂产生的冲击荷载沿着输电线向其他直线塔传递,使其也易发生弯扭变形破坏;塔腿主材失效后,屈服区域由相邻两根塔腿主材向上部主材扩展,扭转变形使塔头斜材和塔头与塔身交界处斜材失效;塔身主材失效后,屈服区域由失效位置和相邻主材位置向下部主材扩展,扭转变形使塔头与塔身交界处斜材以及下部结构的斜材失效。

基于拆除构件法的高层建筑斜交结构抗连续倒塌动力分析

尽管近年来斜交网格结构体系因其良好的抗侧性能在高层建筑中广泛应用,然而目前该类结构的抗连续倒塌研究尚处于探索阶段。因其外筒斜柱是结构抵御竖向荷载和水平荷载的关键构件,为此,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析方法,对斜交网格结构开展了基于拆除斜柱构件的抗连续倒塌分析。研究结果表明:高层建筑斜交网格结构在失效点处的位移反应较小,结构发生连续倒塌的可能性较低。在拆除底层斜柱后,竖向荷载由同层其他斜柱承担,离失效斜柱越近的斜柱承担的荷载比例越大,相应的轴力变化程度越大,同层的内筒柱轴力变化程度较小。在斜柱失效后,结构抗倒塌的承载能力和竖向刚度较大,变形能力较差。

基于拆除构件法的大跨度预应力网架屋盖-框架结构的内力重分布分析

采用有限元软件SAP2000对大跨度预应力网架屋盖—框架结构失去长跨中柱前后的构件内力时程变化,并选择沿拆除柱纵跨方向和横跨方向的构件为研究对象,得出结论,在柱轴力变化方面,长跨中柱的失效主要会导致沿纵跨方向的相邻一跨柱的轴力增加幅度较大,其余柱变化幅度较小,且会随距离增大逐渐变小;在梁端弯矩变化方面,与失效点相连梁端弯矩变化最大,沿纵跨方向的梁在柱失效后呈一端上部受拉,另一端下部受拉的状态,而沿横跨方向的预应力梁则是连接端弯矩有增大,另一端弯矩曲线在初始值处波动,弯矩最后无明显变化,其余梁则随距离增大,所受影响越小;在杆件轴力变化方面,上弦杆轴力在纵跨方向随着离失效点距离变远而变小,曲线变化规律明显。

基于拆除构件法对钢框架连续倒塌动力放大系数的研究

为研究钢框架结构连续倒塌的动力效应,基于我国规范CECS2014与美国规范GSA2013动力放大系数取值的差异,利用SAP2000分别讨论了框架柱失效时间与位置、建筑层数以及节点转动刚度对动力放大系数的影响.分析结果表明:随着失效时间的增加,动力放大系数有所减小,且角柱失效时结构动力响应最大;节点转动刚度的减小对结构抗连续倒塌的能力产生不利影响,变形能力有所增强,但对动力放大系数取值影响不大.

基于拆除构件法的无楼板钢框架结构抗连续倒塌的关键杆件的判定方法与验证

本工作聚焦于无楼板钢框架结构,采用拆除构件法,提出以梁端最大塑性转角作为关键杆件判定指标的方法。采用有限元软件MIDAS Gen建模,选取同济大学李国强研究中的2层4跨屏幕钢框架倒塌试验数据验证了该建模方法和分析方法的准确性和有效性。通过构建三个不同荷载工况和跨长条件下的平面钢框架模型,逐一拆除底层框架柱得到其失效柱处的竖向位移并计算最大梁端的转角,从而初步判断柱的重要性顺序,然后基于GSA(General Services Administration)指南中的规定分别对三个模型进行了线性静力分析和非线性动力分析,进一步验证底层框架柱的重要性顺序。分析结果表明:以最大梁端转角作为关键杆件判定指标的方法能准确判定底层框架柱的重要性顺序;线性静力分析法较非线性动力分析法结果偏保守;线性静力分析中弯矩DCR(Demand-capacity ratios)值是判断结构连续倒塌的关键指标,且荷载布置和结构跨度对关键杆件的判定有显著影响。

混凝土结构连续倒塌拆除构件分析方法的认识

拆除构件法是目前在抵抗结构连续倒塌设计中应用最为广泛的分析方法。本文对拆除构件法的内容进行了系统的梳理,具体阐述了线性静力法、非线性静力法、非线性动力法的分析流程以及倒塌判定。

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。

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计方法的研究

首先简要介绍了国外抗连续倒塌设计规范的主要设计方法和分类设计体系,然后重点对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌拆除构件设计法和拉结强度设计法进行较为深入的分析研究。在基于非线性动力分析的拆除构件设计法进行分析的基础上,对基于线弹性静力分析的拆除构件法的原理和设计参数进行了分析和验算,提出适合我国工程结构的设计参数。分析了国外规范拉结强度设计法应用于按我国规范设计的框架结构的不适用性及其原因,并对国外规范拉结强度设计法中基本拉结强度的计算模型所存在的不足进行了改进,提出了考虑空间传力路径等因素的拉结强度设计法。通过算例对该文建议的线弹性静力拆除构件设计法和拉结强度设计法进行了设计验证。

连续倒塌过程中构件失效动力效应分析

为了分析连续倒塌过程中,构件失效时间对动力放大系数的影响,采用拆除构件法,从理论上推导动力放大系数与失效时间的关系,并对一空间RC框架结构进行瞬态时程分析,得出柱子失效过程中失效点处初始位移、最大静位移和最大动位移变化特点,进而得到动力放大系数随失效时间和失效位置的变化规律,对理论结果进行补充说明.结果表明:局部构件失效时间对动力放大系数有显著影响,且二者成反比;随着失效时间增长,动力放大系数分布规律发生变化,失效时间较短时,除顶层外各层动力放大系数均为短边中柱最大,角柱最小;失效时间较长时,分布规律刚好相反.

悬索桥吊索断裂动力响应分析的有限元模拟方法研究

为精确模拟吊索断裂动力过程,基于拆除构件法,对模拟悬索桥断索动力过程的数值方法展开研究.以某自锚式悬索桥为工程背景,详述了三种悬索桥吊索断裂动力过程模拟方法(瞬时刚度退化法、瞬时加载法、等效卸载法)的机理和特点,并对影响结构断索动力响应的因素展开分析.研究表明:采用瞬时刚度退化法模拟悬索桥吊索断裂动力过程简单有效;悬索桥断索后结构的动力响应与限元分析模型中是否包含失效吊索单元、断索持续时间、断索过程中吊索拉力损失变化关系以及断索工况等因素密切相关.

框架结构抗连续倒塌的设计方法与防范措施

本文深入探讨了钢筋混凝土框架结构连续倒塌破坏的作用机理,对我国现行规范中抗连续倒塌设计的基本要求做了系统归纳,并对比研究了常用的4种结构抗连续倒塌设计的分析方法,通过软件建模验证这些方法的可靠性。最后结合工程实践,提出框架结构防止连续倒塌的预防措施。

基于线性静力法对框架结构抗连续倒塌的研究

针对结构体系连续倒塌问题,基于线性静力法运用Sap2000有限元分析软件对RC框架结构采用拆除构件法对结构底层不同位置的柱进行移除,研究了结构内力及供需比的变化。

基于两种分析方法的五层RC框架抗连续倒塌分析

基于线性静力和非线性动力两种方法使用SAP2000对5层框架进行连续倒塌仿真分析,分析其抗倒塌能力,并比较两种方法下的拆除构件的位移值与弯矩值。结果表明,使用线性静力分析方法时,DCR≤2,满足抗连续倒塌要求。使用非线性动力分析方法时,拆除角柱的最大位移值为0.0156 m,拆除长边中柱的最大位移值为0.0195 m,都没有达到构件破坏的最大位移值,满足要求,根据对比两种分析方法的具体数值发现,线性静力分析方法较保守,计算速度快,非线性动力分析方法准确地反映了结构的动力响应。

某混凝土联方网壳结构抗连续倒塌设计

进站的高速铁路列车如果发生脱轨事故,可撞击雨棚柱并导致雨棚结构连续倒塌。考虑该风险,进行郑州南站混凝土联方网壳雨棚结构抗连续倒塌设计。建立结构多尺度有限元模型,采用拆除构件法分析拆除柱后剩余结构动力行为。结果表明,原结构拆除边柱、次边柱和中柱三种工况下,结构发生局部破坏,破坏面积分别为775、2074、547m^(2);但破坏没有蔓延,结构没有发生连续倒塌。为提高结构抗倒塌性能,针对拆除柱后剩余结构受力特点,修改原结构设计,修改后拆除边柱、次边柱和中柱工况下,结构的破坏面积分别是775、0、0m^(2),即拆除次边柱和中柱工况下雨棚结构没有发生局部破坏。

邻近既有桥梁不平衡受力条件下钢管桩围堰支撑结构冗余度分析

京台高速公路齐河至济南段改扩建工程主桥P3号墩深基坑处于黄河岸边,具有下游回水冲刷较大、距离已有桥墩基础非常近、承受不平衡水土压力作用的特点,为防止复杂地质条件下支撑结构冗余度不足而导致局部支撑结构破坏,从而引起整个支护结构连续坍塌等安全问题的发生,本研究以冗余度理论为指导,基于拆除杆件法,共设立3组冗余度研究方案,分析了不平衡受力条件下,斜撑、纵撑、支撑杆件等局部失效下剩余支撑结构抵抗支护结构连续破坏的能力。针对工程特点,提出了邻近既有桥梁沉降冗余度表达式,最终计算并分析了各方案的钢管桩围堰刚度冗余度、邻近既有桥梁沉降冗余度,可为各类深水桥梁承台围堰施工支撑结构设计提供参考。

3层RC框架的抗连续倒塌设计

结构的连续倒塌已成为严重威胁公共安全的重要问题。国外自1968年英国R onan Point公寓倒塌事件发生以来,已经对连续倒塌问题进行了30余年的研究,并编制了相关设计规范,而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法。参考美国国防部编制的《结构抗连续倒塌设计》(DoD 2005)提供的设计流程,对按照我国现行混凝土结构设计规范设计的3层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真,分析了其抗连续倒塌能力。并应用拉结强度法和拆除构件法,对该框架进行了抗连续倒塌设计,建立了将国外规范中的抗连续倒塌设计方法应用于我国框架结构的设计实例,指出了其中存在的一些问题。