角柱失效下不等跨RC空间梁-柱子结构抗连续倒塌机理研究

本文通过角柱失效下钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)空间梁-柱子结构的Pushdown加载试验及其精细化有限元模型,对不等跨RC空间梁-柱子结构在角柱失效工况下的抗连续倒塌性能进行研究。基于所建立的有限元模型对不等跨RC空间梁-柱子结构的抗力机制等进行更深入的分析,探究了角柱上部水平约束、角柱节点配箍率和空间效应对不等跨RC空间梁-柱子结构抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明,角柱失效工况下的不等跨RC空间梁-柱子结构不能有效发展悬链线机制而主要依靠梁机制抵抗倒塌,且空腹机制抗力的贡献不可忽略。角柱上部水平约束的增强,会提高第一峰值荷载,但是同时会导致角柱节点承受更高的剪应力从而提早发生剪切破坏。角柱节点配置一定量箍筋后会延迟和减轻角柱节点发生剪切破坏,从而提高结构的抗连续倒塌能力。对于角柱失效工况,空间效应不能通过简单叠加两个方向的平面框架抗力进行计算,因为空间效应三维剪应力作用会加速角柱节点发生剪切破坏。

建筑结构连续倒塌性能研究进展

在爆炸、撞击等偶然载荷作用下,建筑结构中部分关键承重构件失效可能导致后果极为严重的结构整体连续倒塌破坏.本文对国内外建筑结构连续倒塌性能的试验研究和理论分析成果进行了总结,分析了结构倒塌过程中的各种抵抗机制及其对结构抗倒塌性能的贡献,对现有的结构抗连续倒塌设计与研究方法进行了评述,并对结构抗倒塌性能的研究进行了展望.

基于OpenSees的钢筋混凝土平面框架抗连续倒塌能力分析

采用Pushdown方法对移除柱后的钢筋混凝土平面框架进行抗连续倒塌能力分析.探究楼层层数对结构抗连续倒塌承载力的影响以及移柱后结构的空腹桁架效应,同时提出一种计算移柱后钢筋混凝土框架结构体系可靠度的方法.通过对约束梁、单层平面框架和多层平面框架的拟静力试验进行模拟,验证基于OpenSees建立的有限元模型的正确性.分别对2层、4层、6层及8层的4跨钢筋混凝土平面框架进行分析,得到其Pushdown曲线及框架梁轴力曲线,通过Pushdown曲线计算承载力放大系数,利用框架梁钢筋应变的相对大小设定框架梁层间相关性.结果表明:随着楼层的增加,单层平均承载力降低,结构体系连续倒塌概率增大.

中心支撑钢框架在空腹效应作用下抗连续倒塌分析

关键构件失效后,多层框架各层表现出不同的抗倒塌机制,空腹效应是一种重要的抗连续倒塌机制。采用考虑损伤与应变率的动力非线性分析,模拟已有多层框架拆柱试验,并提出空腹效应理论模型;改进抗震设计常用的中心支撑钢框架,在框架结构顶层布置水平支撑;并将水平支撑体系应用到俄亥俄综合大楼。研究结果表明,空腹效应是竖向构件对各层内力重分配的结果,体现了框架结构的整体受力特点,空腹效应与其它抗倒塌机制共同抵抗不平衡荷载;顶层水平支撑可以显著减小失效点处位移,发挥空腹效应作用,提高结构的抗连续倒塌性能;俄亥俄综合大楼的两根中柱失效后,支撑体系将失效跨的大部分重力传递到相邻结构。

混凝土框架角柱失效下的抗倒塌研究进展

混凝土框架结构中关键竖向构件在爆炸、撞击等偶然荷载作用下失效后,可能引发整体结构的连续倒塌. 笔者对国内外角柱失效下的混凝土框架结构连续性倒塌试验和理论研究成果进行了总结,分析了结构倒塌过程中 抗力机制对结构抗倒塌性能的影响,并对结构抗倒塌性能的研究进行了展望.

新型钢空腹夹层预应力组合扭网壳动力稳定性研究

以拟建60m跨度的钢空腹夹层预应力组合扭网壳为研究对象,对结构进行模态和地震作用下的动力性能分析.考虑了水平、竖向和组合地震作用对结构动力稳定性临界加速度的影响,结果表明:三种地震作用下的动力稳定性明显不同,弹性动力稳定性明显大于弹塑性.随着结构矢跨比的增大,结构的动力稳定性明显降低.增大钢空腹夹层板的肋截面尺寸可以显著提高结构的刚度,从而增大其动力稳定临界加速度.有阻尼比无阻尼时结构的动力稳定临界加速度增大了37.96%,故在计算结构动力稳定性时必须考虑.初始几何缺陷使地震作用下组合扭网壳结构的动力稳定性临界加速度显著降低,工程设计中应引起重视.预应力大小对扭网壳动力稳定性临界加速度影响较大,应根据结构跨度和屋盖高度等因素控制在一定范围内.

强震作用下K6型空腹球面网壳的动力失效分析

为了揭示强震下空腹球面网壳结构的动力失效机理,对一个跨度为100m的K6型空腹球面网壳结构进行了不同地震加速度下的全过程动力时程分析.依据已有的B-R动力失稳判定准则和评定网壳结构动力强度破坏行为的方法,研究该结构在强震作用下结构最大位移、进入塑性杆件比例、最大单元相对应变等特征响应指标的变化规律.分析结果表明:K6型空腹球面网壳在破坏之前已经历了较大的塑性发展过程,结构在塑性发展和位形变化的交互作用下产生破坏,其最终破坏形式趋于动力强度破坏.