基于AP法的整体幕墙钢龙骨转接件敏感性分析

既有幕墙结构检测对于钢龙骨转接件节点位置的选择各个规范并未作出明确的要求,考虑到钢龙骨整体结构冗余度较高,各个转接件节点的重要性也不尽相同。为了对幕墙钢龙骨转接件进行高效、快速检测需要合理选择转接件节点的检测位置,采用变换荷载路径法(AP法)计算四个典型钢龙骨转接件的重要性系数、区域重要性系数及区域范围转接件失效后的频率。结果表明:整体幕墙转接件重要性系数平均值比值随着转接件高度的增加而增大;最外侧转接件重要性系数随着转接件高度位置与幕墙整体宽度比值的增大逐渐增大;随着幕墙整体高度增大外侧转接件重要性系数逐渐减小;幕墙外侧区域重要性系数大于内侧区域重要性系数,通过等效应力与改进的模态灵敏度两种响应获得的区域重要性具有较好的一致性。

大跨空间结构重要构件评估实用方法

为了利用改变路径法(AP法)进行大跨空间结构的连续倒塌分析,给出了AP法中移除构件判断的实用方法.该方法的主要思想是首先通过一定的概念判断,初步确定结构重要构件的选择范围.然后对初选的重要构件依据简化的敏感性计算方法考虑包括杆件的移除、杆件截面的削弱、拉索预应力的降低等因素对荷载作用下结构响应的影响,求解其重要性系数,确定结构的重要构件.最后利用本文方法对网架结构以及索拱结构两个算例进行了分析,计算结果表明:本文所给出的方法能够有效地作为大跨空间结构的重要构件的评估方法.该方法解决了现行抗连续性倒塌设计规范中没有明确规定非框架结构移除构件的缺陷,使AP法得到更广泛的应用.

四层RC框架结构抗连续性倒塌分析方法对比

参考美国国防部编制的《结构抗连续倒塌设计》(DOD2005)提供的设计流程,采用变换荷载路径方法,基于SAP2000通用有限元软件,对按照我国现行规范设计的4层混凝土框架结构首层长边中柱失效,分别采用4种方法:线性静力分析方法、非线性静力分析方法、线性动力分析方法和非线性动力分析方法进行分析,对移柱前后关键构件的内力变化进行了分析,给出分析步骤,并对每种方法的优缺点进行了比较.

平面张弦结构抗连续倒塌的动力分析

杆件由于爆炸、腐蚀等发生脆性破坏后引起剩余结构的振动和压杆由于失稳过程中的弹性突跳(Snap-through)引起的相邻结构振动是张弦结构倒塌过程中常伴生的两种动力现象。本文对第一种动力响应产生的原因、失效构件的模拟方法进行了分析,说明进行张弦结构抗连续倒塌的动力分析应采用初始条件法模拟构件的失效。根据张弦结构的特点,从构件失效和结构失效两方面提出了张弦结构倒塌失效的评估准则,并采用变换荷载路径法通过静力连续倒塌分析找出张弦结构各部分的关键构件;然后采用初始条件法按考虑几何非线性、阻尼比、材料非线性等分别模拟这些关键构件失效引起的动力响应,得到了平面张弦结构各部分构件失效的动力特性、动力放大系数和失效构件的位置,并对不同失效时间进行动力响应分析得到张弦结构动力效应与构件失效时间的关系曲线。最后给出张弦结构进行抗连续倒塌分析的一些结论和建议,如进行连续倒塌动力时程分析时初始失效杆件选取和失效时间取值以及弹性动力放大系数与塑性动力放大系数的区别等,为张弦结构的抗连续倒塌设计提供技术支持和参考。

RC框架结构竖向连续性倒塌分析

建筑结构由于偶然荷载作用引起的连续性倒塌会造成严重的人员伤亡和财产损失.目前我国设计规范在抗连续性倒塌方面存在不足,研究结合美国的GSA(General Services Administration)及DOD(Department of Defense)标准,采用变换荷载路径法,利用SAP2000有限元软件,对7度设防的4层、6层及8层RC框架结构进行线性静力分析,从内力、位移及倒塌方面进行研究.分析结果表明,按照我国现行规范设计的4层、6层及8层RC框架结构在底层柱失效时,容易发生连续性倒塌;角柱失效最易发生倒塌,内部中柱次之.柱子失效后,相邻柱通过梁的水平联系作用,对竖向失效起到约束作用.RC框架结构楼层总数越多,越有利于提高结构的抗连续性倒塌.研究结果可为RC框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考.

空间网架结构的连续倒塌分析

在偶然荷载作用下,结构的局部构件可能发生初始破坏从而导致结构的连续性倒塌。文章基于有限元软件LSDYNA,采用变换荷载路径法对空间网架结构破坏后的倒塌进行了力学分析和仿真,并且分析讨论了结构的关键构件。模拟结果表明增大关键构件的截面及提高材料的失效应变,可显著提高空间网架结构的抗连续倒塌能力,将有可能避免结构倒塌。

大跨空间结构连续倒塌分析若干问题探讨

为了能利用变换荷载路径法(AP法)分析大跨空间结构抗连续性倒塌性能,在提出了一种AP法中移除构件确定方法的基础上,对连续性倒塌过程中失效构件的模拟方法进行了研究,提出了考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,该方法可在一个计算过程中同时模拟构件失效前整体结构的初始状态和构件的后续突然失效过程。算例分析表明,该方法可以很好的考虑结构的初始状态及动力效应。然后针对网架结构体系,讨论了利用AP法中静力分析方法的荷载动力放大系数(DIF)。分析结果表明:该文算例空间网架结构的DIF均小于2.0,但是在长边中柱和角柱失效时,其值较为接近2.0。该文最后讨论了大跨空间结构连续倒塌的判断准则。

新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析

以新广州站索拱结构屋盖体系为对象,对大跨度空间结构的连续倒塌分析方法进行了研究。利用基于概念判断的敏感性分析方法分析了单榀索拱结构的重要构件。对整体结构的重要构件及其几何位置分布、整体结构中空间作用的分布情况进行了讨论。采用变换荷载路径法(AP法)对该屋盖结构的抗连续倒塌性能进行了评估,并对比了AP法中线性动力计算和静力计算的结果。分析结果表明:静力计算结果偏于保守,而对于含有预应力拉索的结构体系,应考虑构件意外失效前整体结构的初始状态。新广州站屋盖结构体系具有较好的抗连续倒塌性能,该工程采用的新型空间索拱结构及巨型桁架是提高该结构体系抗连续倒塌能力的有效措施。索拱中采用的双索设置增加了正常使用情况下换索的可行性。

大跨双层球面网壳结构连续倒塌失效机理研究

采用变换荷载路径法,对某大跨度双层球面网壳结构进行双重非线性屈曲及强度分析,研究其抗连续倒塌性能,并根据失稳及强度破坏准则探讨大跨度双层球面网壳结构连续倒塌的失效机理.研究表明,双层球面网壳结构冗余度较高,在使用荷载作用下结构8个节点的严重局部破坏都未引发其连续倒塌,本文中的双层网壳结构直到受到3倍左右使用荷载时才发生连续倒塌破坏;通过不断加大结构所受荷载幅值,发现没有局部破坏的完整大跨度双层球面网壳结构最终倒塌时发生失稳破坏,遭到轻微局部破坏的结构最终倒塌时是失稳和强度破坏的共同作用,遭受严重局部破坏的结构最终倒塌时发生强度破坏.

增设备用索对张弦桁架抗连续倒塌性能影响研究

张弦桁架冗余度低,若预应力拉索在意外情况下断裂,结构易发生倒塌.针对这一问题,基于变换荷载路径法提出了4种增设备用索方案.利用ANSYS/LS-DYNA对结构倒塌过程进行模拟,采用考虑结构初始状态的等效荷载卸载法模拟拉索的失效过程,模拟结果证明了增设备用索可以有效提高张弦桁架结构的抗连续倒塌能力.在不同支座水平刚度下,对传统张弦桁架及4种增设备用索方案断索后的动力响应进行分析,指出增设备用索抗连续倒塌设计方法更适用于支座水平刚度较小的结构.

基于抗连续倒塌性能的张弦梁结构撑杆构型与数值验证

针对传统张弦梁结构冗余度低、易发生连续性倒塌的特点,引入变换荷载路径法改进撑杆构型,提出了一种交叉撑杆构型的张弦梁结构体系。以某体育馆张弦梁结构为原型,建立了新型撑杆构型的张弦梁结构基准模型。通过优化撑杆交叉角度、交叉节点位置等参数,得到了多个具有新型撑杆构型的张弦梁结构模型,并采用有限元方法对其承载力与抗连续倒塌性能进行了分析。结果表明:经合理设计,新型撑杆构型的张弦梁结构与传统张弦梁结构在刚度、承载力等方面较为接近,且新型撑杆构型的张弦梁结构承载力与撑杆交叉节点的位置有关;当中间索失效时,下撑杆能代替失效索为结构提供有效的传力路径,且交叉角度较大时新型撑杆构型的张弦梁结构抗连续倒塌性能更好;当边索失效时,交叉撑杆构型的张弦梁结构的竖向位移均较传统张弦梁结构的大幅减小,其抗连续倒塌性能更加优良。

福州海峡国际会展中心抗连续倒塌分析

以福州海峡国际会展中心主体结构为工程背景,对其进行抗连续性倒塌分析。基于应变能的分析原理,采用拆除构件法对主体结构进行响应分析,确定对结构承载力影响最大的关键性构件。采用变换荷载路径法对移除关键构件的残余结构进行抗连续性倒塌分析。结果表明,移除关键构件后结构竖向挠度超过设计限值,结构失去正常使用功能,但构件应力比均未超限且移除的影响局限在其受力范围内,所以结构具有良好的抗连续性倒塌能力。