基于增量动力分析法的内柱失效钢框架连续倒塌研究

建立钢框架数值模型,采用非线性动力拆除构件法和增量动力分析法研究内柱失效对结构抗连续倒塌机制、传力机制和失效机理的影响及动力增大系数对结构抗连续倒塌能力影响,同时还分析了拆柱时间和楼板对结构抗连续倒塌的影响。结果表明,随着拆柱时间减小,拆柱位置结构最大动力响应呈增大趋势;楼板能够提高结构抗连续倒塌能力;内柱失效后发生结构内力重分布,原本由拆柱位置框架柱承担的竖向荷载均匀分配到其他框架柱,导致拆柱后拆柱位置框架柱轴力减小,隔跨柱的轴力变化明显小于相邻柱,距离拆柱位置越远,柱轴力变化越不明显。最后,总结了内柱失效后,梁、柱结构在梁机制、过渡和悬链线三阶段的受力情况,得出了考虑弯曲、悬链线和空腹效应情况下多层框架的抗力公式。

基于增量动力分析法的多柱失效钢框架连续倒塌研究

针对连续倒塌研究中单构件失效与实际偶然荷载造成多构件失效不符这一问题,建立11个数值模型。考虑楼板影响,采用增量动力分析法(IDA),研究多柱失效后剩余结构抗连续倒塌能力、失效机理和抗力计算,并与单柱失效进行对比。结果表明,多柱失效时,模型1在β≤1、模型2~6在β≤2时处于小变形阶段,由梁机制和空腹作用抵抗连续倒塌;大变形阶段时由悬链线机制和空腹作用抵抗连续倒塌。模型7~9在β≤2时处于小变形阶段,β继续增大无法形成有效悬链线机制,结构抗力由梁机制和空腹作用提供。单柱失效时,模型10和模型11在β≤3时处于小变形阶段,发生连续倒塌时最大β分别为4.8和5.4,单柱失效时结构抗倒塌能力大于多柱失效。随β值增大,多柱失效结构位移响应更敏感。CRS(column removal span)梁两侧框架侧向刚度不同会导致结构发生非对称破坏。同时分析模型1~6和模型7~9的CRS梁破坏机理,并总结多柱失效时梁机制、悬链线机制以及空腹作用的计算公式。

考虑楼板影响的RC框架结构连续性倒塌动力响应分析

针对当前钢筋混凝土(RC)结构连续性倒塌的研究大多忽略楼板的影响,且使用零初始状态分析结构柱失效后的连续性倒塌与实际情况不相符的问题,采用非线性动力分析方法,以有限元软件ABAQUS为平台,应用基于UMAT二次开发接口PQ-Fiber的本构关系,研究了结构在角柱失效后楼板对结构抗连续性倒塌的影响及拆柱时间和初始状态对剩余结构动力响应的影响。结果表明:考虑楼板影响的结构动力响应明显小于不考虑楼板影响的情况,可见楼板对结构抗连续性倒塌能力提高显著;拆柱时间小于剩余结构自振周期的1/4时,拆柱时间越小,结构动力响应越明显,对结构抗连续性倒塌危害也越大;对比不同初始位移和初始速度状态下结构的动力响应,不考虑初始状态的结构连续性倒塌分析低估了初始状态对结构变形的影响。

竖向荷载作用下部分框支剪力墙结构转换层梁柱受力性能分析

针对部分框支剪力墙结构转换层受力变形复杂,使用常规设计分析软件无法准确进行模拟分析这一问题,以有限元软件ABAQUS为平台,对铜仁市某部分框支剪力墙结构转换梁与上部剪力墙不同转换方式,分别建立三种实体单元有限元模型进行分析,并得到关键构件应力分布规律。表明,转换梁柱连接节点部位、转换梁与上部墙肢边缘接触部位、转换梁跨中等部位在竖向荷载作用下应力集中现象明显为受力薄弱部位;转换梁上部墙肢偏心布置易引起转换梁两侧应力集中削弱其承载能力,设计中应避免;转换边柱与转换梁连接部位更不易实现"强柱弱梁"机制;对墙肢使用二次转换设计时会在转换梁连接部位造成应力集中削弱转换梁的承载能力,设计中应避免。并且将ABAQUS分析结果与常规设计软件YJK进行分析对比,结果表明,对复杂高层建筑中关键构件进行实体单元精细化分析有必要,且能保证设计合理安全。

贵州某岩溶地区结构地基基础设计研究

由于岩溶地区地下溶洞分布复杂、形状大小不一,给建筑结构基础设计带来了困难。结合贵州岩溶强发育地区某实际工程,重点研究了在溶岩强发育地区桩端顶板厚度小于3D(D为桩径)和5m时,溶洞体积、顶板厚度、岩体临空面及应力扩散角对桩基承载力的影响,探讨了同一建筑多种基础形式的应用以及基础遇到溶洞时处理方法。得出如下结论:应保证桩端下3D和5m范围内无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布,且在桩底应力扩散范围内应无岩体临空面;桩身穿越溶洞时,应将顶板厚度乘以折减系数后计入侧阻力的计算;相邻桩基的桩端有高差且距离较近(净距小于5m)时,桩端高差应小于桩净距(满足桩底竖向应力的扩散角条件);当基岩面起伏较大且都是岩石地基时,同一建筑物可以采用用多种基础形式。

某岩溶强发育场地多项不规则部分框支剪力墙结构设计研究

某岩溶强发育场地9#楼为部分框支剪力墙结构,地上30层,结构高度为97.7m,在二层设置转换层(梁式)。基础设计时遇到勘探精度不足等不确定因素导致超前钻见岩标高与桩基全断面见岩标高相差较大,溶洞判断不准,导致基础方案不合理。主体设计时遇到楼板局部不连续、薄弱层、相邻层质量比超限、商业连廊引起的平面不规则、扭转不规则、框支柱周围楼板错层布置、竖向不规则等情况。结合工程特点及超限情况,给出了不同的超限处理情况和地基处理措施。同时结合多遇地震下反应谱分析、弹性时程分析及罕遇地震下静力弹塑性等指标结果分析,结果表明,结构各项指标满足规范要求,采取的各项超限处理措施有效,能够满足设计要求。

陇南成州机场航站楼结构设计与分析

陇南成州民用机场航站楼位于高烈度地区(8度0.2g)重点设防,平面为矩形,南北长40.6m,东西长100.6m,顶点标高为28m,建筑面积为6632m^(2),主体结构为钢筋混凝土结构,顶部采用钢结构,铝镁锰材料系统屋面通过钢立柱支撑于混凝土框架柱和框架梁。针对航站楼使用常规层模型无法分析计算,存在楼板局部不连续、结构错层、局部转换、穿层柱与长短柱共存等不利情况,使用YJK、PM-SAP、SAP2000进行多遇地震、设防地震及罕遇地震下结构计算分析,提高构造措施,使错层处构件、穿层柱、长短柱满足中震需求,采用有限元软件对穿层柱屈曲分析,钢屋盖设计分析。结果表明,使用多种软件计算分析并采用有针对性的加强措施,保证了结构抗震性能优良,整体安全可靠,航站楼结构体系合理。

岩溶地区桩基础设计研究及工程问题分析

岩溶发育场地地质构造复杂,溶洞勘探由于缺乏理论指导,容易造成溶洞误判而引起场地开发成本增加,且岩溶地区桩基础贯穿溶洞的设计方法容易造成工程浪费。结合贵州岩溶强发育场地某部分框支剪力墙结构基础设计、施工遇到的工程问题,研究了溶洞误判,溶洞顶板破坏模式、溶洞对桩基承载力设计影响及贯穿溶洞设计方式的合理性。结果表明:岩溶地区选择科学的工作方法和适当的勘探方法可以减少场地“未知数”,减少溶洞误判带来的损失,更好地指导工程建设;溶洞顶板因厚度不同呈现冲切破坏、剪切破坏和弯拉破坏三种破坏模式;桩基遇串珠状溶洞及较大溶洞时,承载力计算可仅考虑桩端阻力;水平荷载较小且满足地基规范时可不穿洞;水平荷载较大时应贯穿溶洞发挥其嵌岩桩承载力。