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。

中国传统建筑装饰拆除构件在现代环境设计中的应用

中国传统建筑装饰拆除构件在现代环境设计中的应用大致可分为构造性应用、审美性应用与符号性应用3种方式。其中,构造性应用主要有异地恢复重建、新旧结合、以新代旧等方式;审美性应用可分为仿造旧物及拆除物直接利用;符号性应用主要是对中国传统建筑装饰元素进行提炼,将最具有代表性的元素作为所指符号应用于现代环境设计中。将传统建筑装饰拆除构件进行再利用,并采用现代设计手法将其与环境相融合,可使现代建筑既富有深厚的历史文化韵味又兼具时代感,这赋予了传统建筑装饰新的生命与活力。

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。

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.

基于构件拆除法的RC框架结构动力反应和抗倒塌能力分析

目前,地震及爆炸荷载下的结构连续倒塌问题已成为土木工程领域研究的热点。本文首先简要介绍了国内外有关连续倒塌问题的研究现状和规范制定情况,然后基于OpenSees模拟平台,对一钢筋混凝土框架结构进行了拆除柱构件的动力分析。计算结果表明:拆除边柱比拆除内柱对结构的倒塌危险性要大,楼板对拆除构件后结构的动力反应有一定的减小作用。依据美国公共事务管理局(GSA)的倒塌规范,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析对结构抗连续倒塌能力进行了研究。分析结果表明:楼板在一定程度上可提高结构抗连续倒塌能力;动力放大系数(DAF)随结构进入塑性而逐渐增大;由静力非线性分析曲线得到的结构抗连续倒塌能力曲线与竖向增量动力分析曲线吻合较好。

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。

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.

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。

佛山西站站房结构防连续倒塌研究

佛山西站为大空间、大跨度结构,为研究佛山西站站房在偶然荷载作用下的防连续倒塌性能,采用拆除构件法,利用SATWE、SAP2000和ABAQUS多种软件,选取不同失效工况分别进行弹性和非线性分析,研究剩余结构的节点位移、内力及内力重分布过程。结果表明,对同一个结构单元,拆除角柱、边柱的破坏危害性更大,设计中应对角柱、边柱及相连结构、单跨结构进行加强设计。佛山西站结构具有足够的冗余度,在局部偶然荷载作用下,出现局部结构轻微破坏,不会发生连续倒塌。

复合式索穹顶结构连续倒塌分析

基于拆除构件法,以一个长轴为102m的索穹顶体育馆为工程背景,对外圈为Levy式、内圈为Geiger式的索穹顶进行了考虑节点等代建模的连续倒塌非线性动力分析,研究单根索破断对杆件内力及节点位移的影响,摸清复合式索穹顶结构的关键构件及结构的抗倒塌能力。仿真结果表明:内、外圈交界处的中环索为复合式索穹顶的关键构件;复合式索穹顶结构具有较好的抗倒塌性能,单根索破坏不会引起结构整体倒塌。

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。

常规混凝土框剪结构连续倒塌动力响应分析

多高层办公建筑主要采用混凝土框剪结构,其在局部结构构件失效下的整体结构连续倒塌可能引发严重的经济损失和社会影响。该文针对常规结构布置的典型框剪结构开展了动力连续倒塌分析,总结其规律为结构毁伤下的连续倒塌快速评估提供依据。主要工作包括:按照不同抗震设防烈度、跨度、层数设计了18个典型结构布置的框剪结构,并采用纤维梁单元和分层壳单元建立了整体结构的数值模型库;采用非线性动力拆除构件法对整体结构开展了计算分析,获得结构系统在局部构件失效下的动力响应;对比分析不同结构的连续倒塌动力响应,研究不同参数对连续倒塌后果的影响。

主要设计参数对规则RC框架结构抗连续倒塌性能的影响

连续倒塌是指由意外事件造成工程结构的局部破坏并形成连锁反应,最终导致结构大范围破坏甚至整体倒塌,其中结构系统的冗余承载力对其抗连续倒塌性能具有显著影响。为满足工程快速评估的需要,分析、总结了主要设计参数对规则框架结构抗连续倒塌性能的影响规律。按照规范设计了18个典型钢筋混凝土(RC)规则框架,分别考虑了不同抗震设防烈度、结构总楼层数、结构跨度3个主要设计参数对结构冗余承载力的影响;采用纤维梁模型建立了所有典型框架的有限元模型,其中梁采用T形截面建模考虑有效翼缘宽度范围内楼板的贡献;采用非线性动力拆除构件法分析了框架在不同部位发生初始破坏时的连续倒塌响应,以及主要设计参数对结构连续倒塌影响的规律。

某Z字形连廊结构抗连续倒塌性能评估

以某Z字形连廊结构为研究对象,采用拆除构件法评估了该结构的抗连续倒塌性能。基于SAP2000程序,建立其有限元模型。通过基于节点位移的敏感性分析确定该连廊的关键构件。基于考虑初始状态的等效荷载瞬时加载法对连廊结构进行抗连续倒塌分析,采用规范建议的准则评估其抗连续倒塌性能。结果表明:对于该Z字形连廊结构,转角处或跨中处的柱被拆除时,结构位移响应较其他位置柱拆除时变化更为明显,可确定其为关键构件;在关键构件被拆除的情况下,剩余结构的水平钢梁梁端转角均未超过限值,结构未发生连续倒塌;该连廊结构设计较为合理,具有良好的抗连续倒塌性能;增加一定数量的斜撑后,其抗连续倒塌能力可得到增强。