高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法

选择不同高度、不同结构类型和不同场地条件的位于厚和深厚地基土层上的10栋典型钢筋混凝土高层建筑,通过考虑土-结构相互作用对高层建筑地震反应影响的分析,在地震动输入、自振特性、相互作用影响因数、体系地震反应等方面得到了一些具有实用价值的关系式,在此基础上,给出了一种以结构与土层第一周期系数αT为指标的高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法。该方法无需进行复杂又费时的高层建筑土-结构相互作用分析,仅利用简单省时的结构和土层反应分析结果,就可估计出高层建筑土-结构相互作用体系的反应,可用于高层建筑考虑土-结构相互作用地震反应的初步估计。

建筑侧窗采光简化评估方法的研究

本文基于国际上有关侧窗采光的最新研究成果,制定出一套以平均采光系数作为衡量依据,基于计算机模拟和理论公式计算,且便于建筑师使用的简化评估方法。该方法以大量模拟数据为基础,结合了查表和公式计算两个步骤,为建筑师的侧面开窗设计提供科学、有效的数据支持。

低延性支撑钢框架结构抗倒塌性能简化评估方法

为量化不同设计参数条件下低延性中心支撑框架结构的抗倒塌能力,基于增量动力分析方法,计算了单自由度中心支撑钢框架结构在不同地震强度作用下的反应,分析了储备承载力、储备刚度、结构周期、强度折减系数等设计参数对低延性结构抗倒塌性能的影响。根据计算结果,建立了不同参数条件下低延性中心支撑钢框架结构的倒塌富裕度计算公式,提出了基于该公式的结构抗倒塌性能简化评估方法,通过算例验证了该方法的适用性与准确性,为此类结构抗倒塌设计提供参考。

结构倒塌时楼板碰撞效应的简化评估方法

针对上楼板、下楼板碰撞的两种极限状态——完全塑性碰撞和完全刚性碰撞，开展了碰撞过程中动能转移量的理论分析，考察了上板、下板质量比对动能转移量的影响，同时进行了2种极限状态下动能转移量的数值计算；提出了结构倒塌时上板、下板碰撞效应的一种简化评估方法，具体包括2个步骤：1）下板的非线性静力分析：2）采用能量平衡原理估算上板的最大允许重力荷载。研究表明：上板、下板质量比等于1时，完全塑性碰撞后的总动能转移百分比和下板动能转移百分比分别为33.3％和16．7％；完全刚性碰撞后的下板动能转移百分比与碰撞前上板速度、碰撞后上板周边反弹速度等参数有关，上板、下板质量比等于1时下板动能转移百分比为44．4％～97．1％；采用通用软件ABAQUS计算得到的两种极限状态对应的下板动能转移白分比，总体上与理论分析结果较为接近。

基于子结构模型的室内火灾下钢框架结构倒塌分析

根据室内火灾下结构的倒塌模式确定钢框架子结构模型的选取范围,采用矩阵分析方法推导出子结构模型的边界条件.基于易损性分析,提出了火灾下钢框架结构抗倒塌性能的简化评估方法,并以结构倒塌时间的可靠指标作为结构抗倒塌性能的定量评估标准,继而研究了起火房间位置以及防火保护对火灾下钢框架结构抗倒塌性能的影响.结果表明,角部房间以及短跨边房间发生火灾对结构倒塌影响最大.在高、中、低3种防火保护条件中,高防火保护条件下结构倒塌时间受随机变量的不确定性影响最大.火灾下结构倒塌时间的可靠指标主要分布在1.0~3.0范围内.为满足目标可靠指标,结构的倒塌时间应除以大于1的分项系数.

钢框架结构在坠落块体撞击作用下的动力效应分析

局部构件失效导致钢框架结构的传力路径发生变化,除了影响正上方结构的受力性能,还可能使下层结构受到局部块体掉落冲击影响。下层结构能够抵抗撞击荷载,是框架结构抵抗连续倒塌的重要研究内容。下层框架梁碰撞的动力特性对研究其抗倒塌能力至关重要,其中最大位移和撞击力变化是关键的动力特性。考虑完全塑性撞击和完全刚性撞击两种极端情况,依据动量守恒和能量守恒,并结合框架梁的变形能函数,确定梁在块体撞击后最大位移的上限值和下限值,采用已有落锤撞击试验验证最大位移理论分析的准确性。研究表明:当坠块速度较小时,碰撞接近于完全刚性撞击;当坠块速度较大时,碰撞接近于完全塑性撞击;当坠块撞击点接近于跨中时,理论模型与有限元模型接近;当坠块撞击点位于约束端时,完全刚性理论计算值比模拟值偏大。

钢框架结构在角柱失效后的抗连续倒塌机制探究

钢框架结构角柱失效后,变形主要集中在失效跨,相邻跨可以被当作失效跨的边界条件。分别对结构角柱失效以及对边跨子结构进行有限元模拟,提出理论计算公式,探究梁与楼板失效的连续性倒塌条件下的力学性能。研究结果表明,角柱失效后的剩余结构缺乏足够的轴向约束,只能依靠梁机制抵抗不平衡荷载。横梁只在小变形时,能提高结构的承载力;在大变形时,横梁对纵梁产生横向作用力,影响纵梁发挥悬链线效应,降低结构承载能力。

大跨度空间结构连续性倒塌研究方法与现状

大跨度空间结构的空间体量大、覆盖范围广,因而在遭遇非预期荷载作用并因局部失效诱致整体结构发生连续性倒塌时,会造成大量的人员伤亡和巨大的财产损失。国内外针对框架结构连续性倒塌事故的研究已比较成熟,形成了统一的设计指导思想和相应的设计规范,但针对大跨度空间结构连续倒塌的研究尚处于起步阶段。结合已有成果,对大跨度空间结构连续性倒塌研究所用的数值、试验和理论方法作出评述。数值模拟方面,分析了描述不连续位移场和冲击-碰撞等关键问题,并展望了多尺度数值计算方法在倒塌模拟上的应用;试验研究方面,借鉴已有试验,指出了大跨度空间结构倒塌试验中的破断触发和位移量测等关键技术;理论分析方面,总结了各类结构的抗倒塌机制、鲁棒性评价方法和简化评估方法。