地震作用下框架结构竖向连续倒塌影响研究

目的简化出框架结构竖向连续倒塌破坏影响范围简化计算表,以便于震后应急道路有效宽度的规划控制.方法根据地震作用下框架结构竖向连续倒塌的破坏特点及仿真模拟实验来确定相应的倒塌模型,借鉴定向爆破中关于瓦砾堆积范围的假定确定框架结构竖向连续倒塌的瓦砾分布形状及计算假定,采用数学方法推导建筑物竖向连续倒塌影响范围计算公式,并采用数据拟合的方法对理论公式进行简化.结果简化公式计算值与理论公式计算值最大相对误差为2.01%,平均相对误差为0.73%,且两者相关系数高达0.999 2.结论推导出的理论公式与简化公式高度相关,且两者相对误差在允许范围内,得出的建筑物竖向连续倒塌破坏影响范围简化计算表可用于规划分析.

地震作用下基础隔震框剪结构竖向连续倒塌可靠度分析

在引入隔震支座地震损伤模型的基础上,运用整体可靠度理论对基础隔震框剪结构进行竖向连续倒塌可靠度分析。首先,利用隔震支座的地震损伤模型,得到罕遇地震作用下最易失效的隔震支座;然后,在考虑损伤结构不确定性参数的基础上,利用竖向随机动力增量分析(IDA)方法,得到损伤结构竖向连续倒塌荷载系数;以荷载系数为整体性能指标,进行易损性分析;利用基于最大熵原理的二次四阶矩法,计算损伤结构发生倒塌的概率,最后,以一基础隔震框剪结构为例,利用该方法计算损伤结构竖向连续倒塌的可靠度指标及失效概率。研究表明,该方法可直观地得到结构抗竖向连续倒塌的能力,为评估结构在地震作用下产生损伤提供量化依据。

考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数

震害表明结构反应修正系数的子项冗余度系数取为1,过高地估计了结构通过备用荷载路径进行内力重分布的抗竖向连续倒塌能力。本文拟分别采用静力Pushdown和动力竖向IDA方法对根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计的RC框架进行分析,采用损伤强度比DSR作为冗余度系数,并根据倒塌临界值,判定结构在设计荷载作用下是否具有足够的抗倒塌能力。分析结果表明,按VII、VIII度设防设计的结构,冗余度系数均大于1,结构在设计荷载作用下不会发生连续倒塌,但是按VI度设防设计的低层结构冗余度系数小于1,在设计荷载作用下结构会发生连续倒塌。针对VI度设防设计的结构,采用实际的冗余度系数最小值0.69,对结构反应修正系数值进行修正,修正后的数值为2.02。实现在结构地震影响系数曲线中考虑抗连续倒塌能力的影响,修正后的地震影响系数为现行抗震规范中相应取值的1.45倍,提高了结构设计地震力,防止结构发生连续倒塌。

混凝土框架结构设置粘滞阻尼器抗竖向连续倒塌性能分析

结构竖向连续倒塌过程中,由于构件突然失效退出工作,结构的几何构成发生突变,引起构件振动。运用SAP2000结构分析软件,以南昌某服务中心混凝土框架结构为研究对象,针对设置和未设置粘滞阻尼器2种工况,采用拆除构件法对其进行非线性动力分析,研究初始失效柱位置竖向位移时程曲线、梁端转角、结构塑性铰分布情况,对比分析设置和未设置粘滞阻尼器的框架结构的抗连续倒塌性能。结果表明:粘滞阻尼器可降低混凝土框架结构竖向连续倒塌的动力效应,有助于提高混凝土框架结构的抗竖向连续倒塌能力。

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。

成都市规划展览馆辅楼抗连续倒塌评估(Ⅱ)——基于IDA的弹塑性动力分析

成都市规划展览馆辅楼因建筑功能需要,具有大跨度、大悬挑、竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续等结构特点。作为城市重要的大型公共建筑,需要评估其地震作用下的抗连续倒塌能力。首先,采用有限元软件Midas Gen建立有限元模型,并基于改进的IK骨架模型,模拟结构在地震作用下的非线性行为;其次,根据结构所在场地类型,选取20条地震动记录,并采用增量动力分析的方法对结构进行三向地震激励下的弹塑性动力分析,在此基础上,定义基于性能的结构倒塌判别准则,分别以结构最大层间位移角和梁端转角为结构损伤指标,根据增量动力分析结果对结构进行易损性分析;最后,根据结构整体的倒塌安全储备能力,评估结构的抗倒塌性能。研究结果表明:在7度罕遇地震作用下,结构发生侧向增量倒塌的概率为0.14%,发生竖向连续倒塌的概率为10.82%;在7度多遇地震和设防地震作用下,结构发生侧向增量倒塌和竖向连续倒塌的概率基本为0。同时,该结构的水平破坏倒塌安全储备系数为2.708,竖向破坏的倒塌安全储备系数为1.469。评估结果表明:该结构在地震作用下具有较好的抗连续倒塌性能。

基于承载力预压装配式框架结构的鲁棒性

结构鲁棒性是指建筑结构承受局部损伤和防止结构发生连续倒塌的能力。为揭示预压装配式框架结构鲁棒性优劣,利用SAP2000软件考虑节点半刚性建立预压装配式框架结构(prestressed concrete structure,PC)及现浇结构(reinforce concrete structure,RC)模型,基于抽柱法模拟4种工况:角柱、长边中柱、短边中柱和框架中柱失效,采用非线性静力分析方法,从承载力变化情况及抗倒塌机制等方面对比不同失效位置工况下PC结构和RC结构抗竖向连续倒塌的性能,以此研究PC结构的鲁棒性。结果表明:PC结构和RC结构倒塌模式相似:角柱、长边中柱均为梁机制,而短边中柱、框架中柱均为悬链线机制;PC结构各工况倒塌时的竖向位移均大于RC结构,延性更好;受其节点连接刚度的影响,PC结构鲁棒性系数(3.197)略小于RC结构(3.257),因此通过增强PC结构节点连接的刚度,可改善结构构件的鲁棒性。

RC空间框架填充墙结构的抗连续倒塌能力分析与鲁棒性评定

采用PDA(Pushdown Analysis)和竖向IDA(Increased Dynamic Analysis)方法,对RC空间框架填充墙结构进行竖向连续倒塌的确定性分析和鲁棒性评定。Pushdown分析得出的结果比竖向IDA分析得出的结果大很多,说明对于填充墙结构,静力Pushdown分析过于保守。对RC空间框架填充墙结构的鲁棒性进行了定量分析,发现填充墙对RC空间框架结构的抗竖向连续倒塌能力起到积极的作用,可从一定程度上提高结构的鲁棒性。

地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌全过程振动台试验研究

以玉树7.1级地震中某底层遭到严重破坏的钢筋混凝土(RC)框架结构为原型,设计了1个1∶5缩尺的三维模型,通过模型的倒塌全过程振动台试验,研究了汶川、玉树地震中高烈度地区RC框架结构出现的典型侧向逐层呈多米诺骨牌式连续倒塌现象的全过程和倒塌破坏机制。试验中该模型结构的倒塌过程共分为两个阶段,即侧向增量倒塌和竖向连续倒塌。当底层层间位移角达到1/19时,试验模型处于临近倒塌状态。在倒塌过程中,底层角柱C3最先丧失竖向承载力,此时竖向倒塌开始发展,结构在重力荷载及输入地震动的共同作用下,底层柱的水平侧移持续增加,造成其相邻的柱B2、B3、C2相继失效,丧失竖向承载力,模型结构的冗余度不足使结构产生更大范围的竖向倒塌,最终模型结构呈侧向逐层连续倒塌。通过对倒塌后废墟的研究,发现模型结构呈"强梁弱柱"型破坏,其破坏模式与震害调查结果一致。最后,讨论了此种废墟下人员生存空间的问题,给出了防RC框架结构倒塌的相关建议。