贯通隔板全螺栓节点抗连续倒塌分析

以钢管混凝土隔板贯通式全螺栓节点为研究对象,设计了一个三柱两跨式平面框架结构,采用静力加载的方式模拟结构倒塌的全过程,考察节点的受力变形、抗力机制、破坏现象和应变发展.建立ABAQUS有限元模型对结构失效模式进行受力分析.试验和有限元结果表明,倒塌全过程经历4个阶段:梁机制、混合作用、悬线作用和破坏.结构的抗倒塌能力取决于抗弯和抗拉能力,设计节点可以满足FEMA-365的转角要求,结构中的悬线作用出现在破坏阶段前.构件破坏发生在中节点H型梁下翼缘处,孔壁撕裂导致裂缝延伸至腹板使H型梁出现断裂.由于螺栓孔对翼缘的削弱,建议对螺栓连接H型钢翼缘进行构造加强,以保证连接的有效性.

开槽侧板加强型连接梁柱节点子结构抗连续倒塌性能研究

为了优化侧板加强型节点的抗连续倒塌性能,提出了一种开槽侧板加强型梁柱连接节点形式。通过静力加载试验,得到了新型节点子结构的破坏模式、竖向抗力发展机制、应变分布、延性水平和动力承载力等。试验结果表明:钢梁翼缘在盖板附近首先开裂并向腹板外排螺栓中部延伸贯穿,导致竖向承载力快速下降为峰值荷载的20%左右。相比传统侧板加强型和圆弧扩盖板型梁柱节点,新型节点的峰值承载力分别提高了62.1%和19.6%,塑性弦转角分别提高了203.6%和25.8%。通过有限元分析得到了试件的断裂路径发展过程,进一步地通过参数化分析发现:扩大过焊孔构造对改善峰值后塑性弦转角及残余强度提升无明显作用;随着螺栓群远离钢梁翼缘起始断裂位置,最小残余强度比不断增大,但峰值后塑性弦转角呈先增大后减小的趋势;当螺栓群内移45mm时,峰值后塑性弦转角及最小残余强度比分别达到0.149rad和0.88,提高了38.2%和200.8%。

模块化钢结构梁柱子结构抗连续倒塌性能研究

模块化钢结构作为一种高度预制的装配式建筑,具有工业化程度高、绿色节能环保等优点。但是,由于模块化钢结构体系超静定次数较低,其在极端荷载工况下的抗连续倒塌性能应予以特别关注。模块化钢结构梁柱子结构作为主要的传力路径,具有多梁多柱等有别于传统框架梁柱子结构的特点,需对其抗连续倒塌性能开展研究工作。该文针对采用螺栓-角件连接节点的模块化钢结构梁柱子结构进行Pushdown试验及数值模拟,分析了在双柱失效、单柱失效工况下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理。结果表明,梁柱子结构在两种工况下的受力机理不同:在双柱失效工况下,梁柱子结构抗力主要由梁机制提供,加载后期抗力提供方式体现出一定的悬链线机制,并随水平连接板厚度的增加而增强;在单柱失效工况下,子结构抗力主要由模块间水平连接抗剪能力提供,由梁机制及悬链线机制提供的抗力较小。

钢管混凝土平面框架子结构抗连续倒塌精细有限元分析

竖向关键构件失效后,结构的抗倒塌能力主要以失效柱上部钢梁的梁机制和悬链线机制为主。选取"两跨三柱"型钢管混凝土平面框架子结构形式为研究对象,采用精细有限元法细致剖析竖向荷载全过程作用下平面框架的倒塌全过程,分析中柱竖向位移与承载力的全过程曲线特征,研究不同几何和物理参数对框架的抗力曲线的影响规律。结果表明:中柱承载力P-竖向位移Δ曲线分为四个阶段:梁机制阶段、转换机制阶段、悬链线机制阶段、破坏阶段。综合抗力指标和位移延性指标可以看出,钢梁翼缘厚度和钢管含钢率对该类结构的抗连续倒塌影响较为显著,工程实际设计和应用中应予重视。

框支框架结构抗连续倒塌性能分析

目的研究框支框架结构的抗连续倒塌性能,为该类结构抗连续倒塌设计和研究提供参考。方法通过二次开发在ABAQUS中引入微平面模型,在对剪切试验以及框架抗连续倒塌试验合理验证的基础上,对框支框架结构进行受力分析,探究梁跨高比、结构侧向约束、梁上集中荷载位置和大小对结构倒塌性能的影响。结果转换梁的跨高比从5增至7,结构压拱承载力下降了32.7%,剪切破坏时的位移增加了127%;结构无侧向约束时,易形成强梁弱柱结构,导致柱发生破坏;当梁上集中荷载从0.4F1增至1.3F1、与失效柱的距离从l_(n)/3增至2l_(n)/3,剪切破坏位移分别减小了74%和70%。结论在倒塌过程中,转换梁的抗剪承载力不断下降从而发生剪切破坏,迫使结构从压拱机制突变为悬链线机制,但悬链线承载力不足以抵抗竖向荷载,负弯矩区纵筋发生断裂致使结构失效。

某预应力混凝土框架结构的连续倒塌有限元分析

为了分析某预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能,本文采用动力非线性分析方法应用显式动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对一榀两层两跨的预应力混凝土框架厂房分别进行拆除底层角柱、底层中柱的连续倒塌数值仿真分析。通过数值分析分析得出:预应力混凝土结构的抗连续倒塌性能弱;对于预应力混凝土框架结构,拆除中柱的工况下比拆除角柱的工况下更容易发生连续倒塌;对于预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能的增强必须同时加强梁和柱的构造措施。

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。

超高层框架–核心筒结构抗连续倒塌性能分析

利用ETABS有限元软件对某232 m超高层建筑进行抗连续倒塌性能分析,采用非线性静力和非线性动力拆除构件对结构进行连续倒塌分析,并比较两种方法下拆除构件的弯矩值和位移值。分析结果表明,使用非线性静力分析时,拆除角柱的最大塑性转角θ=2.41°,短边中柱最大塑性转角θ=2.16°,长边中柱最大塑性转角θ=0.73°,都没有达到最大塑性转角的限值;使用非线性动力分析,拆除角柱的最大位移为58.322 mm,拆除短边中柱最大位移为51.254 mm,长边中柱最大位移为45.026 mm,均未达到构件破坏的最大位移值。

不同去柱工况下多层钢框架结构抗连续倒塌机理研究

为探究不同去柱工况对多层钢框架结构抗连续倒塌性能影响,分别对中柱失效和角柱失效工况的2层2跨钢框架梁-柱子结构进行Pushdown加载试验,研究其在倒塌过程中的抗力曲线和破坏模式。试验结果表明:中柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有一定的滞后性;而角柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制抵抗倒塌,且由于空腹效应的存在,可以有效提高结构的抗倒塌承载力。随后通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对所研究试件进行数值模拟,并对现实场景中可能出现的6种去柱工况分别进行抗连续倒塌分析。通过对比6种去柱工况钢框架结构的抗力曲线和抗倒塌风险可知:不同去柱工况下的钢框架结构水平约束条件不同,从而空腹效应发展也不尽相同;考虑空腹效应并考虑单位面积结构的承载力时,邻角柱失效与邻边柱失效工况下的钢框架结构具有较高的倒塌风险。

基于向量式有限元的黏滞阻尼减震结构抗竖向连续倒塌动力反应分析

向量式有限元是以向量力学为基础的一种新的结构分析方法,在处理结构大变形等复杂行为时具有较大的优势。基于向量式有限元理论建立了黏滞阻尼单元,对附加黏滞阻尼器的平面钢框架结构进行了抗竖向连续倒塌动力分析,结合拆除构件法,采用MATLAB编制可以考虑初始变形的瞬时卸载法程序,实现结构在构件拆除前的静力分析和构件拆除后动力分析的全过程统一。研究了阻尼器布置位置和参数在结构抗竖向连续倒塌中的性能需求,以失效点竖向位移时程曲线、梁端转角、动力放大系数和结构塑性铰分布为参考指标,对比分析布置阻尼器前后钢框架结构的抗连续倒塌能力。结果表明向量式有限元是一种研究结构竖向连续倒塌动力响应的有效方法,合理布置阻尼器能够有效控制剩余结构的变形和振动,降低构件内力,减少塑性铰个数,较大地提高结构的抗竖向连续倒塌能力。

不同加固方式对RC框架抗连续倒塌性能的影响研究

为研究不同加固方式对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力的影响,建立钢筋混凝土框架有限元模型进行对比分析。用五种不同加固方式分别加固,并模拟结构中柱遭遇偶然荷载后失效情况,对其进行非线性静力分析。ABAQUS模拟结果表明:加腋梁有利于节点区塑性铰的转移,使得框架在梁机制阶段的承载能力明显提升;粘贴碳纤维加固法、粘贴玻璃纤维加固法和增大梁截面加固法在悬索阶段对承载能力有所提升;增大柱截面加固法对抗连续倒塌能力提升很小。考虑材料成本及实际施工情况,各加固方式综合效益由高到低依次为:加腋梁加固法、粘贴玻璃纤维布加固法、粘贴碳纤维布加固法、增大梁截面法加固法、增大柱截面法加固法。

六层框架抗爆竖向连续性倒塌有限元数值分析

采用大型通用有限元软件ADINA,对我国设计规范条件下钢筋混凝土框架结构的抗爆竖向连续性倒塌进行了数值分析,初步得出了现行设计规范条件下我国框架结构爆炸作用下倒塌时的应力、挠度及相关参数的特点,为更进一步研究结构倒塌的机理、抗倒塌方法打下铺垫。

多层钢框架连续倒塌性能的有限元分析

为了探究运用有限元方法分析计算多层钢框架连续倒塌性能的准确性和可靠性,为后续的倒塌分析工作奠定基础,以某2层钢框架-组合楼板体系抗倒塌试验为例,运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型。为准确模拟钢框架结构的结构构件组成、构件间的约束和受力情况、钢框架的初始破坏和倒塌破坏等过程,详细介绍相关的有限元建模技术、参数取值、材料失效准则等,并运用该方法进行有限元模型验证。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟结构的动力响应和构件的破坏模态,从而能够准确地分析计算多层框架的连续倒塌性能。

碱镁混凝土框架子结构抗连续倒塌性能的有限元分析

本文对碱镁混凝土(BMSCC)框架子结构抗连续倒塌性能进行了非线性拟静力有限元分析。在验证了BMSCC框架子结构基准模型可靠性的基础上,研究混凝土强度等级、主筋配筋率以及跨高比对子结构抗连续倒塌性能的影响。研究发现,BMSCC框架子结构相对于普通混凝土框架子结构的压拱阶段(CAA)承载力有所提高;提高混凝土强度等级、提高主筋配筋率以及减小跨高比有利于BMSCC子结构CAA承载力的提高,也会提高子结构支座所受到的最大水平压、拉力;BMSCC与钢筋之间的高粘结力会大幅降低子结构的悬索阶段(TCA)承载力和极限位移,因此建议采用CAA承载力而不是TCA承载力作为BMSCC框架抗连续倒塌设计的控制参数。

钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能有限元模拟与分析

基于ABAQUS/Explicit平台,本文分别采用累积损伤破坏模型模拟钢筋受拉断裂行为和混凝土损伤塑性模型模拟混凝土性能,建立了钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能分析的三维非线性有限元模型.文中详细地讨论了ABAQUS中累积损伤破坏模型模拟钢筋受拉断裂行为所需关键参数的取值,从而避免了以往采用自定义子程序分析钢筋断裂行为的不便.通过有限元模拟结果与文献中试验研究结果的比较,表明该模型可较好地模拟钢筋混凝土梁柱子结构的抗倒塌性能.基于该模型开展进一步分析,表明钢筋极限拉应变的取值对梁柱子结构抗倒塌极限承载力及对应挠度有重要影响,而目前《混凝土结构设计规范》对这一点并未考虑,有必要对这一问题进一步加强研究.

济南东站鞍形拱屋盖设计及抗连续倒塌分析

针对一站房屋盖,考虑多种失效工况,运用拆除构件法进行了设定工况下的结构抗连续倒塌的动力分析。确定了结构屋盖的重要构件,给出了构件破坏判断标准,分析在关键构件失效瞬间结构的应力比和变形能否满足设计要求。结果表明:在单支座失效工况下,该屋盖未发生局部破坏;边双支座失效情况下,支座所在拱发生破坏,相邻拱有局部破坏,整体结构未发生破坏,破坏仍限制在局部范围,不会造成整体结构的连续坍塌。

基于精细化有限元模型的混凝土框架结构动力倒塌承载力

为评估混凝土框架结构在柱子突然失效时在动力荷载作用下的承载能力,以研究团队开展的现浇(RC)和全装配式(PC1明牛腿插销节点)混凝土框架子结构中柱移除多级重复倒塌动力试验为基础,通过初级垮塌荷载工况下位移响应曲线的拟合,校核了论文中用ABAQUS软件建立的框架子结构精细有限元分析模型的准确性,并利用拆除构件法对框架结构的抗连续倒塌性能进行了损伤量化评估.由于研究团队试验是多次重复垮塌试验,无法获取RC和PC1(明牛腿插销节点)试件一次倒塌所承受的荷载,对于全装配式(PC2暗牛腿插销节点)未进行动载试验,根据准确校验模型利用试算法分别预测了RC、PC1和PC2框架结构的最终破坏荷载,并对三者的破坏模式和损伤情况进行了对比分析.破坏时,RC梁柱损伤严重,梁端钢筋拉断,装配式梁端连接区混凝土被压溃,插销杆被剪断,且现浇试件的抗倒塌能力明显高于全装配试件,此外还发现,通过加强装配式结构的角钢能提高其抗倒塌承载能力.

框架连续倒塌非线性有限元实用分析法

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的分析涉及到砼开裂、混凝土和钢筋的材料非线性、结构的几何非线性等因素,目前通用的有限元分析软件尚不能对此进行有效的计算。本文考虑了材料非线性及P-△效应,采用塑性铰假设,设定了倒塌判定条件,用FORTRAN90编写静力非线性有限元分析程序,对钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。

基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.

钢筋混凝土抗震框架连续倒塌行为分析

以某抗震设防框架为研究对象,采用SAP2000有限元软件,依次拆除底层纵向边柱、横向边柱、角柱和内柱,研究抗震框架的倒塌破坏行为。以做功平衡原理建立了柱失效处梁配筋调整计算公式,并进行了配筋调整设计。结果表明:7度和8度抗震设防的框架结构仍会发生连续性倒塌,但是抗倒塌能力随着设防等级的提高而提高,抗震设计不能够完全替代抗倒塌设计;柱失效导致结构发生连续坍塌破坏的危险性由小到大依次为内柱、横向边柱、纵向边柱、角柱;梁铰机制在结构抗倒塌中的作用尤其重要,倒塌破坏时以梁的弯曲破坏为主,剪切破坏较少出现;线弹性静力分析计算的供需比最大值一般出现在失效柱上一层的相邻梁上,而非线性静力分析的最大破坏出现在与失效柱相连的梁上,但是二者对结构可能的失效位置判断基本一致。