爆炸荷载作用下RC梁-板子结构抗连续倒塌动力效应研究

为研究爆炸荷载作用下建筑结构的抗连续倒塌性能。通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对爆炸荷载作用下钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁-板子结构的抗连续倒塌动力效应进行研究,并对混凝土强度、钢筋配筋率和跨高比等参数进行拓展分析。研究结果表明,通过瞬间去柱模拟爆炸去柱会造成结构残余承载力和结构局部损伤程度偏保守或者偏高的后果。混凝土强度对结构的动力效应影响显著,当混凝土强度大于C40时,结构的压膜及压拱机制已足够阻止连续倒塌的发生。配筋率的提高对压拱机制抗力影响不大,但能显著提高悬链线机制的抗力。跨高比对结构抗力机制的发展有着显著的影响,降低跨高比可以提高结构压拱和压膜机制抗力,但是对悬链线机制抗力影响不大。

考虑RC楼板作用的组合节点抗震性能参数分析

为研究钢筋混凝土(RC)楼板对组合节点抗震性能的影响,设计5个1/2缩尺组合节点试件,考虑了楼板作用、节点构造等因素,进行其在柱端轴力和水平低周往复荷载联合作用下的试验研究。同时,考虑钢管内混凝土的约束效应、混凝土损伤与刚度恢复特性等,建立了组合节点非线性有限元模型,在验证模型有效性的基础上,研究了拓展参数对组合节点受力性能和初始刚度的影响规律。结果表明:楼板作用有利于提高组合节点的承载力和初始刚度,同时也会导致组合节点的破坏形态由梁端破坏转为柱端破坏,因此,楼板作用在组合节点研究中不容忽视;柱轴压比、楼板厚度、柱截面含钢率、梁柱线刚度比在一定范围内均会提高组合节点的抗弯承载力和初始刚度;梁柱线刚度比是影响组合节点破坏形态的关键参数,为了避免发生柱端破坏,带楼板的组合节点梁柱线刚度比建议为1.0左右,此时节点受力性能也较好。

楼板对RC空间框架结构抗连续倒塌性能影响试验研究

为研究楼板对RC空间框架结构抗连续倒塌性能的影响作用,文章以汶川地震中完全倒塌的漩口中学教学楼为原型结构,设计3个单层2×2跨1/3缩尺模型,包括2个带楼板子结构和1个纯框架子结构,通过拟静力加载试验研究RC框架结构在拆除中柱状态下的连续倒塌破坏过程。试验结果表明:纯框架子结构首先进入梁机制阶段,框架梁内产生轴向压力,产生'压拱效应',在梁端部截面抗弯承载力丧失后,进入悬链线机制阶段,依靠梁内部钢筋拉结力抵抗上部荷载。对比分析带楼板子结构与纯框架子结构试验结果,由于楼板的'薄膜效应'使梁机制峰值承载力提高了145%,悬链线机制峰值承载力提高了75%,楼板显著提高了梁机制和悬链线机制的抗连续倒塌能力。增加板厚增加梁板的'压拱效应',极大提高梁机制承载力,然而大变形下梁板开始不协同作用,板发生冲切破坏,降低了悬链线阶段承载力和延性。

楼板对RCS框架抗震性能影响的理论分析及改进措施研究

由钢筋混凝土(reinforced concrete)柱和钢(steel)梁组成的结构称为RCS结构,它融合了混凝土结构和钢结构的优良特性,使其在工程领域得到了广泛运用。近年来,研究者对RCS节点及其整体结构的抗震性能进行了深入研究,但鲜有文献考虑楼板对RCS结构的抗震性能的影响。基于此,对已完成的2榀1/3缩尺RCS框架抗震性能试验进行了数值模拟和参数分析,并结合弹性理论分析得出RCS结构抗震性能的改进意见,RCS有限元模型的有效性通过试验结果得到了验证。结果表明:纵筋配筋率、配箍特征值及轴压比对RCS结构的峰值承载力和延性影响显著;钢材强度(钢梁、纵筋和箍筋)对RCS结构力学性能的影响不明显;楼板的存在间接提高了钢梁腹板的高度,进而增大了钢梁的截面惯性矩和刚度,导致结构的承载力提高,但降低了框架的延性。

高温下钢筋混凝土板抗冲击性能及其影响因素

钢筋混凝土(RC)结构在遭受火灾作用时,常会由于楼层坍塌而继发冲击作用,对楼板产生高温与冲击的耦合作用。该文同时考虑高温热力耦合效应和冲击荷载作用下的应变率效应,开展了高温下RC板抗冲击性能研究。通过分别将RC板抗火和抗冲击的试验结果与模拟结果进行对比,验证了该文所建立模型的正确性。分析获得了RC板在不同受火时间和不同能量冲击荷载作用下的动力响应,讨论了板厚和配筋率对高温下RC板抗冲击性能的影响。结果表明:火灾高温作用将显著影响RC板的抗冲击性能。随着受火时间的增加,RC板的冲切破坏损伤更加严重,RC板的跨中峰值位移也更大。板厚的增加能明显改善RC板的高温下的抗冲击性能,而配筋率的增加对RC板在高温下的抗冲击性能的影响有限。

RC框架结构“强柱弱梁”影响因素的探讨与分析

结合"5.12"汶川大地震的震害分析,分析探讨了钢筋混凝土框架结构所出现的"强梁弱柱"破坏。利用对国内外研究成果的分析和总结,寻求影响"强梁弱柱"破坏的主要因素,以便确定合理的柱梁的抗弯承载力来满足"强柱弱梁"的设计要求,并指出了今后如何满足"强柱弱梁"的研究方向,同时给出了影响"强柱弱梁"的三个关键因素,而对于这些因素如何具体应用到框架结构中则有待进一步探讨。

现浇板框架抗震性能的试验研究及理论分析

以现浇板对空间框架结构抗震性能的影响为主要研究内容,开展了空间框架结构的水平低周反复抗震试验.对框架结构的破坏情况、滞回曲线,以及现浇板纵向钢筋应变、梁端弯矩和现浇板受拉有效翼缘宽度进行了分析.分析结果表明,由于现浇板参与工作,框架无法形成"强柱弱梁"的破坏机制;现浇板框架结构的耗能能力较好;现浇板纵筋应变随层间侧移角的增大而增大,表明板参与框架结构受力的程度逐步增强;现浇板的参与使得框架梁端弯矩提高.最后利用拉压杆模型对现浇板受拉有效翼缘宽度进行推导,所得公式与实际情况符合良好,能够有效反映现浇板参与结构抗震工作的情况,可以用于工程实际使用.

组合楼板效应对带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构滞回性能影响分析

含剪切型耗能梁段高强钢框筒结构(简称HSS-FTS-RSL)具有良好的抗侧、抗扭刚度以及耗能能力,为研究楼板组合效应对结构抗震性的影响,针对大震下楼板过早与裙梁脱开问题,提出了相应构造措施加以改善.采用ABAQUS建立HSS-FTS-RSL子结构模型进行滞回分析,以连接件构造措施、楼板厚度、混凝土强度和耗能梁段长度为参数,分析其对子结构滞回性能的影响规律.结果表明:设置T型连接件可以在裙梁错动位移较大时延缓栓钉从RC楼板中拔出,并且T型连接件腹板宜沿跨度方向布置;考虑楼板组合效应可以提升结构的初始刚度和承载力,楼板越厚、混凝土强度越高以及耗能梁段越短,提升幅度越大,但楼板的存在会一定程度上限制耗能梁段的转角,从而影响耗能梁段的塑性发展;基于分析结果,提出了设计建议:耗能梁段长度不宜过长也不宜过短,耗能梁段长度比取值范围宜在0.95~1.25内,在满足结构性能需求及连接件构造要求的前提下,尽量选择厚度较薄的楼板,且混凝土强度等级不宜超过C30.

爆炸荷载下钢筋混凝土板的动力响应及参数分析

在爆炸荷载下钢筋混凝土板的破坏可能引起人身安全甚至导致结构框架的连续倒塌。利用显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA(13.0版本)建立钢筋混凝土单向板1/4数值模型,模拟其在爆炸荷载下的动力响应和破坏形态。混凝土采用脆性损伤模型,钢筋采用弹塑性模型,考虑了应变率效应和材料的失效。进行了不同折合距离下爆炸破坏模式分析以及结构动力响应参数分析,包括爆炸荷载强度、材料的强度、板的厚度、跨高比以及边界条件等对其爆炸荷载下挠度的影响。数值模拟的结果表明:在近距离小折合距离爆炸下,构件发生剪切破坏,远距离大折合距离爆炸下,构件发生弯曲破坏。混凝土的强度、板的厚度、跨高比、板边的约束情况均能明显影响板的动力响应和抗爆能力,钢筋强度影响甚小。

钢筋混凝土框架边节点现浇板受拉有效翼缘宽度研究

现浇板参与受力会影响甚至改变钢筋混凝土框架节点的破坏模式,其对结构抗震性能的影响可通过计算有效翼缘宽度来反映。通过3个钢筋混凝土梁-柱-板边节点试件的低周反复荷载试验,对带现浇板的边节点破坏形态、滞回曲线以及现浇板纵向钢筋应变等进行了分析。研究结果表明:由于现浇板参与受力,增大了框架梁端弯矩,使得钢筋混凝土梁-柱-板边节点的下柱顶部发生破坏,未能实现"强柱弱梁"预期破坏机制;现浇板纵筋应变随层间侧移角增加而增大,在相同层间位移角下,板筋应变值随距梁侧距离的增大而减小。为进一步对钢筋混凝土梁-柱-板边节点的受力机理进行研究,以力学模型为基础建立了现浇板受拉有效翼缘宽度计算方法,根据建议公式对8组钢筋混凝土梁-柱-板边节点现浇板的有效翼缘宽度进行分析,计算结果与试验结果吻合较好,建议的计算方法有效解决了设计规范中经验公式计算结果离散性大的问题。