地震作用下砌体结构倒塌反应的数值模拟计算分析

本文建立了能反映砌体结构出平面破坏的三维空间刚体离散单元模型,并编制了计算机仿真程序,模拟了地震作用下砌体结构的倒塌反应,模拟结果和振动台试验结果比较,效果良好。

隧道施工对邻近砌体结构影响的数值分析

隧道施工会引起周围土体移动,进而对邻近建筑物产生危害。建立隧道从砌体结构正下方和右下方穿越的三维有限元模型,分析地表在隧道开挖和既有砌体结构共同作用下的位移变化规律、砌体结构变形及损害程度。结果表明:砌体结构的自重会显著增大地表沉降值及其范围,其刚度会减小地表的差异沉降,门窗及拐角处由于应力集中发生较大剪应变,砌体的最大剪应变决定于相对位移。隧道从砌体右下方穿越引起的砌体损害程度较大。

基于精细化模型的支架与现浇结构共同受力机理研究

随着基础设施的发展,在支架现浇混凝土结构上进行施工的工程越来越多,但是支架与混凝土结构如何共同承担外荷载作用、支架的力学变化规律等目前鲜有研究。对此,运用精细化数值分析技术系统性地研究了外荷载作用下支架与混凝土结构的共同受力机理。结果表明,柔性支架的力学状态与刚性支架体系有较大差别,原有的计算方法并不适合类似体系的计算。

底框架剪力墙砌体结构数值模拟分析

底框架剪力墙-上部砌体结构由于底部较柔,上部结构刚度较大,具有一定的耗能能力,在数值模拟时结构建模繁琐.通过对底框架剪力墙-上部砌体结构采用ANSYS有限元软件进行数值模拟分析,分别选用shell63单元和solid65单元模拟砌体结构,两种方法模拟的结构振型相似,自振频率的变化规律和墙体的厚度一致,即厚度小、频率高,厚度大,频率就小,结构受力和变形也和理论值一致;但solid65单元模拟的结构比shell63单元模拟的结构周期偏长,受力增大,塑性分析时,solid65单元不易收敛.通过比较发现,地震谱分析时,用shell63单元模拟能够得到理想的结果,方法简单.

砌体开裂过程数值模型及其模拟分析

基于损伤力学和脆性理论,将砌体看成是由块体、砂浆、粘结带组成的三相材料,考虑砌体组成材料的非均匀性特点,提出了新的砌体开裂过程数值分析方法,利用材料破裂过程分析系统(MFPA2D),从细观力学层次上数值模拟了砌体试件在水平剪切荷载作用下从损伤到开裂破坏过程,模拟结果与试验结果较为吻合。验证了该数值分析方法的正确性和模型的合理性,同时为砌体开裂破坏预测预报基础理论的研究提供新的分析方法。

含不规则跨尺度裂缝的钢筋混凝土厂房吊车梁结构性能分析

钢筋混凝土厂房吊车梁在水电站工程建设中被广泛应用,但高寒区的低温、高风速、低湿度的环境条件易使吊车梁在施工过程中产生不规则表面裂缝,严重影响该混凝土结构的安全服役。由于裂缝尺度远远小于钢筋混凝土吊车梁结构尺度,使得现有计算方法难以有效考虑不规则、小尺度裂缝的真实形态。为解决该问题,提出了一种基于真实裂缝点云的不规则跨尺度裂缝计算方法,在无裂缝网格模型的基础上,将穿过裂缝单元的节点批量投影至裂缝曲面上,建立含精细化真实裂缝的数值模型。该方法具有不改变初始单元类型、无需对裂缝模型进行网格划分的优点,比传统的几何剖分法具有更好的适用性。通过混凝土三点弯曲及楔入劈拉试验验证了该跨尺度裂缝计算方法的正确性,并将其应用至我国高寒区钢筋混凝土吊车梁结构的安全性能分析中,为吊车梁质量评估及后续修复加固提供了有力的技术支撑。

新旧规范设计的底框砌体结构抗震性能对比分析

针对新旧规范设计的底框结构抗震性能不同的问题,采用ABAQUS有限元数值模拟方法,以某城镇一栋4层底框砌体结构为原型,分别按新旧规范进行抗震设计并建立有限元分析模型,进行了动力特性分析以及不同地震动幅值作用下的弹塑性时程分析.结果表明:按GBJ11-89规范设计的底框砌体结构大震下破坏主要集中在底层框架;而按GB50011-2010规范设计的结构大震下破坏主要集中在底层框架和过渡砌体层.

顶层空旷多层砌体结构的弹塑性地震反应分析

将顶层空旷多层砌体结构简化为串并朕多质点分析模型 ,利用动力弹塑性时程分析方法对其进行了数值分析。系统地研究了顶层空旷多层砌体结构层数、顶层边墙与中柱刚度比和顶层横墙间距等参数变化时这种结构地震作用的一些变化规律。

采用简易隔震支座的村镇砌体结构易损性分析

为降低村镇砌体结构减隔震成本,以复合加筋塑料板代替隔震支座中的钢板,采用冷粘结技术制作低成本简易隔震支座,试验表明该支座具有稳定性能及剪切变形能力。在有限元分析软件中将隔震支座简化成弹簧—阻尼模型,结合IDA增量动力分析法,对固定基础结构和简易隔震结构进行地震动易损性分析。通过对比两者结构易损性曲线可知,隔震支座的砌体结构易损性显著降低,支座具有很好的隔震耗能能力,可以有效提高砌体结构的抗震性能。

基于数值子结构方法的低延性RC框架结构抗震性能精细化分析

该文以钢筋混凝土低延性框架结构为分析对象,总结该类结构及相关构件数值分析研究现状;基于桁架模型研究柱及节点组合体等关键构件的精细模型化思路与方法,并分别采用试验予以验证;以此为基础,借助在Open Sees软件中开发的数值子结构方法及平台,以汶川地震中严重受损的多层钢筋混凝土框架结构为对象建立精细化数值子结构模型,通过局部构件的精细分析研究其在强震作用下的抗震性能及失效模式。经该文研究表明采用桁架模型建立易于发生脆性破坏的柱及节点组合体等关键构件的精细化模型合理且准确;选择数值稳定且更适用的精细化模型与数值子结构平台分析涉及不同类型且易发生脆性破坏的低延性结构更具优势;针对低延性框架,不宜采用位移角限值作为结构性能评估的唯一判断依据,在分析中需考虑未达到目标位移前结构可能发生的脆性破坏模式。

砖混结构房屋带悬挑阳台墙体加固改造

针对某砖混结构墙体加固实例,阐述了砖混房屋墙体裂缝产生的种类和原因,特别对于承载力不足引起的裂缝进行了详细分析.通过对带裂缝墙体进行承载力评定分析了裂缝产生的直接原因,并通过数值仿真予以验证.另外,对于墙体加固方案进行较为详细的介绍,指出在实际加固处理中应该注意的问题,对其他类似工程具有一定的借鉴意义.

超大容积LNG储罐顶梁框架施工阶段受力性能及稳定性分析

超大容积LNG储罐顶梁框架结构是由型钢和衬板组成的球冠形空间网壳结构。针对穹顶混凝土浇筑过程,建立顶梁框架和穹顶混凝土精细化三维有限元模型,模拟储罐分环浇筑的全过程。考虑材料和几何双非线性,采用数值仿真模拟分析顶梁框架结构在浇筑施工过程中各工况下受力性能和屈曲稳定性。本方法具有足够的准确性,能够用于设计超大容积LNG储罐顶梁框架结构,确保其在施工阶段的安全稳定。

断墙顶升法纠倾加固工程实例分析

以张家口某住宅楼纠倾加固工程为背景,该建筑物由于地基不均匀沉降造成的最大沉降量可达320 mm,倾斜量达12.75‰,严重超出规范要求。针对该工程采取了断墙顶升法进行纠倾加固,主要介绍了断墙顶升法的施工技术和液压同步顶升技术,该方法纠倾效果显著,整体倾斜量减小至0.7‰,具有施工周期短、可控性强等优点。同时,通过有限元数值分析对托换梁与下部墙体的受力性能展开分析,得出托换梁可有效扩散顶升荷载,保证顶升作业安全平稳进行。

某框支砌体结构火灾倒塌事故的模拟与分析

火灾下建筑结构的倒塌是整体结构系统的力学行为。由于整体结构火灾试验难度较大,数值模拟是研究整体结构火灾行为的重要手段。该文采用考虑高温作用的纤维梁和分层壳模型以及生死单元技术,对一实际框支砌体结构的火灾倒塌事故进行了分析,模拟了整体结构在火灾作用下的倒塌过程,指出了引起结构火灾倒塌的关键原因,并根据数值分析结果对火灾下抗连续倒塌设计提出了改进建议。

多层砌体结构在地震中倒塌全过程数值模拟

为了克服现有数值计算模型及算法在模拟多层砌体结构倒塌过程中存在的问题,引入能够考虑脆性材料大变形及塑性损伤的Holmquist-Johnson-Cook(简称HJC)本构模型模拟砌体材料,采用完全连续介质有限元法建立了一栋典型多层大开间砌体结构计算模型,选取经典的E1 Centro波对其进行弹塑性时程分析,基于显式动力积分及自动接触算法,再现了多层砌体结构在地水平震作用下从弹性到破坏,再到倒塌的全过程。通过与实际震害的比较,验证了上述材料模型及数值算法模拟多层砌体结构倒塌破坏的有效性。此外,针对同一结构模型在不同烈度下的破坏形式,探讨了多层砌体结构在特大地震下的倒塌机理及模式,揭示了其因竖向承重构件失效而导致整体结构发生竖向倒塌的本质。最后分析了顶部水平位移、顶部竖向位移及层间位移角限值分别作为倒塌判定指标的适用性。

混凝土砌块砌体结构弹塑性地震反应分析方法

基于地震工程模拟开放系统OpenSees,提出了混凝土砌块砌体结构三维弹塑性地震反应数值分析方法,用带刚域的等效框架模型模拟混凝土砌块砌体结构,空间杆单元采用以力为基础的非线性梁、柱单元。数值模拟结果与试验结果较为吻合,验证了分析方法和计算模型的合理性。

十字形双组合轴压角钢构件填板连接计算方法研究

从材料力学原理出发,基于剪力互等定理和轴压构件的二阶弯曲效应,结合十字形双组合角钢构件受压时的实际破坏形态,推导了十字形双组合角钢构件填板连接的理论计算方法,给出了填板连接的一般设计方法;并结合试验结果论证了传统算法的局限性,确定了不同填板布置形式时填板处十字形截面的剪力不均匀分布系数;理论计算方法考虑了十字形双组合角钢构件不同失稳模式的影响,与试验结果相比,其安全裕度在10%以上,较传统算法具有较大的优越性,能够满足输电塔结构设计的一般要求;最后通过精细化数值分析验证了计算方法的准确性和可靠性,并已将其应用于工程实践中。

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

传统数值方法模拟建筑结构在爆炸荷载作用下的结构响应和连续倒塌时,具有计算模型复杂、计算量大的特点,实际应用价值不大。基于将爆炸荷载作用下结构响应分析分两步进行的数值模拟方法,利用非线性显式动力分析软件AUTODYN的Remap技术模拟爆炸波在空气中的传播过程,利用压强测点记录结构构件表面的爆炸压强时程曲线;建立结构精细化有限元模型,并将上一步记录的爆炸压强时程曲线施加于结构构件,利用LS-DYNA显式求解器分析结构在爆炸荷载作用下的动态响应和倒塌过程。将该方法应用于某钢框架结构在爆炸荷载作用下的动态响应和连续倒塌分析。结果表明:钢框架结构具有较好的抗爆性能,在发生1 000 kg TNT当量及以下规模的室外爆炸时,主体结构能够保证安全;在发生1 500 kg TNT当量及以上大规模爆炸时,发生次梁塌落等局部破坏,亦可能发生结构连续倒塌。

沿空送巷的理论探讨

根据上覆岩层结构 ,建立了回采巷老顶岩梁的力学结构模型 ;利用数值分析法和流变学理论 ,导出了回采巷老顶岩梁的破断距及达到稳定状态时所需要的时间计算公式 。

条石砌筑石墙灰缝抗剪性能研究

石墙是石结构抵抗地震作用的重要抗侧构件,其抗剪性能对石墙单元及石结构整体地震反应至关重要.本文首先对条石砌筑石墙灰缝抗剪性能的研究现状进行了分析,主要内容包括:已有试验研究的加载装置、研究参数和抗剪承载力计算方法,以及有限元数值模拟分析方法.在此基础上,提出了石墙灰缝单向抗剪的剪切滑移本构模型,并采用ABAQUS有限元分析软件对石墙灰缝双剪试验进行了数值模拟,其结果与试验结果吻合较好.