钢结构压弯构件滞回性能的研究探索

<正>钢结构的强度高、延性好且制作简便,在大跨、高层、重载和轻型结构中,是一种经济有效的结构形式。近年来随着我国钢产量的快速增长,钢结构已得到普遍应用。钢结构具有良好的动力性能,但在强烈地震作用下仍有结构局部破坏,甚至倒塌的事件发生。其破坏形式主要有支撑破坏、柱破坏和梁柱连接节点的破坏,对工程界多年来形成的自信产生了强烈的冲击。     

隔层桁架式立体停车结构地震倒塌易损性分析

采用基于增量动力分析的易损性分析方法定量地评估了隔层桁架式立体停车结构的抗地震倒塌能力.分析了结构在地震作用下的倒塌过程、倒塌机理,对结构在单向和双向地震作用下的抗地震倒塌能力进行了对比,并比较了不同层数结构的抗倒塌能力及安全储备系数.结果表明,该类型结构具有良好的抗地震倒塌性能,底层是结构抗倒塌薄弱层;随结构层数的增加倒塌概率增大、抗震能力减弱,但抗倒塌安全储备系数并不是随结构层数的增加而不断减小.建议针对该类型立体停车结构的设计可以考虑突破现行建筑结构规范高宽比的限值.     

北川县联社框 架结构地震倒塌机理分析

钢筋混凝土框架结构地震倒塌造成了大量人员伤亡和经济损失。采用基于MSC.Marc有限元软件开发的THUFIBER程序,以汶川地震中整体倒塌的北川县联社为研究对象,进行框架结构地震倒塌研究。通过动力时程分析得到结构在地震作用下的破坏表现为层失效模式,具体失效层为结构底部一、二层和上部通层。利用ATC-63推荐的22条地震记录对结构进行增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA),得到结构的抗倒塌储备系数约为4.4,结构发生完全倒塌时的平均最大层间位移角约为1/22。     

300 t搅拌站储料仓倒塌破坏原因

为搅拌站储料仓结构安全设计提供可靠的参考依据,以混凝土钢结构搅拌站300t储料仓倒塌问题为研究对象,对钢结构支架采用有限元分析,结果表明,钢结构支架的强度、刚度、稳定性及静、动态分析均满足要求,不可能造成倒塌。对钢结构支架上端与筒体焊接及连接处的应力强度进行分析计算,结果表明,焊接面尺寸不足造成焊接强度不够,使上端与筒体先脱离,钢结构支架失效,是混凝土搅拌站300t储料仓倒塌破坏的主要原因。针对储料仓钢结构底架提出了改进措施。     

中国钢结构抗连续倒塌研究：回顾与展望

结构连续性倒塌作为一种连续扩散型的结构破坏模式,因其往往带来巨大的生命财产损失和严重的社会影响而备受重视。随着钢结构在高层巨型和空间大跨方向的飞速发展,开展相应的抗连续性倒塌研究具有相当重要的价值意义。通过对近15年中国专家学者在钢结构防连续倒塌领域研究成果的回顾,从灾害无关类与灾害相关类两大方面进行较全面的梳理,总结了相关静力、动力和灾害类试验的方法及进展,分析了数值模拟和理论计算、评估等研究的侧重点以及提升钢结构抗连续倒塌性能的有效措施,简要介绍了相关理论成果在实际工程中的应用现状,最后在此基础上对中国钢结构抗连续倒塌研究的发展趋势进行了展望。     

双跨门式刚架钢结构火灾下倒塌模式

采用有限元模型对双跨门式刚架钢结构的火灾试验进行了模拟,表明有限元模型可以准确预测火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌行为与倒塌模式。采用经试验验证的有限元模型,对火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌过程进行了数值模拟,归纳出双跨门式刚架钢结构的6种典型倒塌模式,并与单跨门式刚架钢结构的倒塌模式进行了对比,说明了中柱的存在对双跨门式刚架钢结构倒塌机制的重要影响。最后,通过大量的参数分析,研究了升温工况、柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、防火保护、温度梯度、跨高比和柱距等因素对火灾下双跨门式刚架钢结构倒塌模式的影响。参数分析结果表明,升温工况对双跨门式刚架钢结构的倒塌模式有显著影响,柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、跨高比和柱距对边柱倒塌模式和整体倒塌模式有一定影响,防火保护对中柱倒塌模式有一定影响,截面温度梯度对倒塌模式影响较小。结果可为双跨门式刚架钢结构在火灾下的倒塌预警提供参考。     

底框多层砌体结构地震破坏过程仿真及分析

为了更好地研究该结构体系的震害规律,分析结构破坏机理以及抗地震倒塌能力,运用LS-DYNA软件对底框多层砌体结构进行了由损伤至倒塌破坏的全过程的模拟.研究结果表明:底层结构破坏,造成上部结构失稳,最终导致结构整体的倒塌,仿真结果和真实倒塌过程吻合较好.该成果利用模拟的可视化再现地震时建筑结构的倒塌过程,确定建筑结构的薄弱环节,对建筑结构抗震设计具有一定的指导意义.     

基于多尺度模拟的网壳结构地震损伤过程分析

近年来突发事件作用下网壳结构的倒塌事故屡有发生,如何开展此类结构在地震作用下的抗倒塌机理研究已成为确保工程结构安全的重要课题之一。为研究地震作用下空间网格结构的倒塌过程及破坏行为,进而揭示结构的倒塌机理,以网壳结构为研究对象,基于结构多尺度模型,模拟网壳结构地震作用下损伤演化的全过程。计算结果表明:多尺度损伤模型能够兼顾结构整体上的线弹性响应和局部易损部位上的塑性损伤特征,从而更有效地模拟结构的损伤破坏过程。     

地震作用下RC框架结构抗连续倒塌数值分析

为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,基于OpenSees非线性有限元分析平台,选用包含远场、近场及人工地震波在内的8条地震波,采用增量动力分析方法,对一榀移除中柱的试验框架结构在地震作用下的抗连续倒塌性能进行了分析,结果表明,在所选水平与竖直方向地震波共同作用下,所分析的试验框架结构在8度罕遇地震作用下未发生倒塌,具有充足的抗连续倒塌能力及较好的抗震性能.竖向地震作用会明显加剧损伤结构的竖向连续倒塌风险,水平地震作用也会减弱损伤结构的抗倒塌能力.     

火灾下的钢结构破坏原理及抗火设计

随着我国国民经济的快速发展,钢结构具有质量轻,空间大,抗震性能好,易施工,易维护等优点。现如今,钢结构被广泛应用于大跨度结构;重型工业厂房;多层和高层建筑;轻型钢结构等建筑中。可是钢结构不耐火,温度达到600度时,钢材就基本丧失了全部的强度和刚度。其耐火设计关键理论和防火措施等问题显得格外重要,进行钢结构抗火研究的意义主要有以下几方面:首先,减轻结构在火灾中的破坏,避免钢结构在火灾中局部倒塌造成人员疏散困难;其次,避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡和财产损失;再次,减少火灾过后钢结构的修复费用,缩短火灾后结构功能的恢复周期,减低间接经济损失。     

混凝土梁桥地震倒塌失效机制

倒塌失效是混凝土梁桥地震破坏的一个重要极限状态,揭示其机制对于提高结构的抗倒塌性能具有重要的现实意义和工程实用价值。对3种混凝土梁桥的非线性地震响应及倒塌破坏过程进行了数值模拟,从结构体系转化、桥墩受力及梁-墩碰撞作用等方面揭示了3种类型桥梁的地震损伤演化规律及连续倒塌机制。研究表明:梁-墩相对位移过大是造成落梁的前提条件,而落梁时梁-墩撞击作用进一步推动加剧了桥墩破坏和整体倒塌过程。连续梁桥的地震倒塌失效是一个整体连续的过程,简支-连续梁桥和简支梁桥的倒塌失效是一个局部连续过程。简支梁桥地震倒塌过程中桥墩受到的碰撞力在3种混凝土梁桥中最大。     

雪灾后某门式轻钢结构厂房倒塌事故分析

文章主要介绍雪灾后某门式轻钢结构厂房倒塌事故的分析,采用PKPM中的STS模块对该厂房进行结构整体计算,得出该厂房倒塌的原因和过程,提出门式刚架轻钢结构厂房设计和施工时应注意的问题,强调了规范中规定的相关构造要求的重要性。     

基于增量动力分析的钢框架-混凝土剪力墙结构地震易损性

易损性是结构本身的一个特性,是结构在不同地震强度指标作用下,达到特定失效状态或性能水平的可能性。建立钢框架-混凝土剪力墙结构的非线性分析模型,采用增量动力分析方法对结构进行地震易损性研究,提出地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,绘制易损性曲线;并结合地震倒塌储备系数对结构的抗震能力进行定量分析。结果表明:结构在立即使用状态时,易损性曲线斜率较大,曲线较陡,说明结构在震后不需经过修理仍可使用,随着谱加速度的增大,结构的超越概率急剧上升。结构在防止倒塌和整体失稳状态时,曲线走势趋于平缓,说明结构进入弹塑性状态后,耗能能力显著增强,结构的抗震倒塌能力可以满足规范要求。倒塌储备系数与结构的倒塌能力呈正相关变化趋势。研究结果为结构的抗震及倒塌能力评估提供参考。     

昆明市城中村砌体结构地震易损性与疏散能力分析

为研究砌体结构在地震作用下的倒塌概率与人员疏散能力的关系,以一典型砌体结构居民楼为研究对象,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)方法,输入20条地震波对该结构进行分析,得到了地震作用下每层IDA曲线;同时采用FEMA 365评估标准估计该结构的抗震性能。根据砌体的最大层间允许位移及最大层间位移出现的时间,找出8度基本设防烈度地震和罕遇地震作用下各楼层的倒塌时间;并得出各楼层人员安全逃生的概率。分析结果表明:砌体结构首层倒塌概率最大,而顶层最小;当遭受8度罕遇地震作用时,无法满足"大震不倒"的设防目标;首层最先发生倒塌,顶层最后倒塌;位于低楼层的人员相比于高楼层的人员具有更大的逃生机会。     

多维地震下大跨网格结构倒塌分析与抗倒塌措施

为了研究大跨网架结构的倒塌模式并寻求有效的抗倒塌方法,以显式动力分析方法为基础,模拟了地震下网架结构的倒塌全过程.从倒塌过程归纳出水平地震作用下网架的倒塌模式以强度破坏为主,竖向地震作用下网架的倒塌模式以动力失稳破坏为主.对比了普通网架、加入普通橡胶隔震支座网架和加入多维隔减震支座网架在强震下的倒塌过程.结果表明,普通网架在5.12s时倒塌,加入普通橡胶隔震支座网架虽未倒塌,但中部凹陷1.01 m,加入多维隔减震支座网架没有发生明显破坏,所以多维隔减震装置能有效地提高网架在强震下的抗倒塌能力.     

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。     

抗震设计对结构抗连续倒塌的影响分析

地震作用是影响结构连续倒塌的重要因素,首先分析了地震作用的特点,比较了抗震设计和抗连续倒塌设计的要求及方法,进而为考虑抗震设防烈度对结构抗连续倒塌能力的影响,建立了非抗震和抗震设防烈度分别为6度(0.05g)、7度(0.1g)、8度(0.2g)的4个典型四层框架,依据GSA准则采用静力线性方法分析了结构在底层柱破坏下的抗连续倒塌能力。计算结果表明,6度和7度抗震设防结构抗连续倒塌能力相对非抗震结构提高不大,8度设防结构的抗连续倒塌能力较好。     

不同特性地震下加固后典型校舍抗倒塌与可恢复性能对比分析

中小学校是人员聚集场所,其校舍既是保障震时师生生命安全的重要载体,也是灾后重要的应急避难场所,地震作用下校舍抗倒塌性能和可恢复性对提升城镇抗震防灾能力有着重要意义。本文针对典型校舍的双跨钢筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）框架结构,根据结构安全鉴定结果,开展基于外包角钢法和黏贴碳纤维布法的加固设计。随后,建立结构有限元模型,选取具有不同特性的地震动记录,开展加固前后多遇和罕遇地震作用下的结构地震响应分析。最后,基于倒塌概率和残余层间位移角指标,对比了不同特性地震作用下,加固前后双跨RC框架结构的抗倒塌和可恢复性能。结果表明：双跨RC框架结构具有较好的抗震性能,加固后薄弱层层间位移角在多遇和罕遇地震作用下分别降低21.89%和39.40%;近场地震的长周期和速度脉冲等特性对双跨RC框架抗倒塌和可恢复性能有较大影响,近场有脉冲和近场无脉冲地震作用下1.0g时的倒塌概率分别为远场地震作用下的4.45倍和2.92倍,相应的罕遇地震作用下薄弱层残余层间位移角比值分别为3.14和1.16;加固后倒塌概率和薄弱层残余层间位移角分别平均降低25.34%和54.87%。     

基于IDA的岸桥结构地震倒塌易损性研究

为研究岸桥结构在地震作用下的倒塌易损性,以两台典型岸桥为研究对象,分别建立岸桥在工作和非工作两种工况下的有限元分析模型.采用增量动力分析(IDA)方法,以门框构件失效和结构有限元计算失稳作为倒塌能力的判定准则,分析得到岸桥结构地震倒塌易损性曲线.结果表明:两种工况均适合以谱加速度作为地震动强度参数进行岸桥结构易损性分析;两台岸桥实例在不同工况下的结构倒塌易损性具有较明显的差异,建议将岸桥结构分为工作和非工作工况进行抗震性能研究,以提高分析的准确性.     

论高层建筑的抗震设计及减灾方法

地质作用是非常复杂的,要想建筑物在强烈的地震作用下不发生破坏是很不实际的。我们所说的抗震设计,是指建筑物在强烈的地震作用下,即使破坏很严重,也不会倒塌,这就要求建筑物有足够的弹塑性变形来抵抗地震能量,因此提高建筑结构的弹塑性变形能力,在强烈地震中不倒塌是抗震设计中要达到的目标。文章分析了影响高层建筑结构抗震能力的主要因素,提出了高层建筑结构抗震的具体设计方法。