大跨空间结构重要构件评估实用方法

为了利用改变路径法(AP法)进行大跨空间结构的连续倒塌分析,给出了AP法中移除构件判断的实用方法.该方法的主要思想是首先通过一定的概念判断,初步确定结构重要构件的选择范围.然后对初选的重要构件依据简化的敏感性计算方法考虑包括杆件的移除、杆件截面的削弱、拉索预应力的降低等因素对荷载作用下结构响应的影响,求解其重要性系数,...     

串联隔震结构的抗连续倒塌性能

以某工程串联隔震结构为工程背景,对串联隔震结构进行抗连续倒塌性能研究.采用非线性有限元软件MSC.Marc建立该串联隔震结构精细化有限元模型,运用非线性动力拆除构件法研究该结构,并根据DOD2013所提出结构连续倒塌的失效准则进行评价.研究结果表明:串联隔震结构角柱区域为整个结构抗连续倒塌性能最薄弱环节,隔震层角柱和角柱隔震垫需进行加强和保护;随着楼层的增高,串联隔震结构抗连续倒塌性能逐渐变差.     

高温下钢框架结构鲁棒性指标研究

为了研究高温荷载作用下结构抗连续倒塌性能,基于鲁棒性分析方法提出一个评价指标。通过ANSYS数值仿真,计算了8个数值模型,提取相应数据,得到构件敏感性系数和重要性系数,综合考虑受损杆件自身形变程度,得出杆件的鲁棒性系数。对两种不同工况进行分析,分析结果表明:对钢框架结构施加同等温度荷载时,鲁棒性系数越低,结构越容易破坏,应对鲁棒性较低的杆件加强保护;随着温度的升高,结构中各构件鲁棒性系数均降低,整体结构越容易失稳,安全性越差。所以对高温下结构,应增强构件鲁棒性以防止结构发生连续倒塌。     

混凝土结构连续倒塌拆除构件分析方法的认识

拆除构件法是目前在抵抗结构连续倒塌设计中应用最为广泛的分析方法。本文对拆除构件法的内容进行了系统的梳理，具体阐述了线性静力法、非线性静力法、非线性动力法的分析流程以及倒塌判定。     

预压装配式预应力混凝土框架抗连续倒塌数值分析

文章通过对预压装配式预应力混凝土框架的拉结强度设计分析和拆除构件法设计模拟,研究了预压装配式框架在6种工况下拆除失效柱后,剩余结构的抗倒塌能力和抗连续倒塌机制。分析结果表明:预压装配式框架除顶层边柱外,其余剩余结构的稳定性较好,抗倒塌能力很强;由于预应力筋的存在,边柱破坏时,在小变形范围内,框架梁以梁机制提供抗连续倒塌能力,在大变形范围内,框架梁在此阶段不能以悬链线机制提供抗连续倒塌能力;中柱破坏时,框架梁均可通过梁机制或悬链线机制提供抗连续倒塌能力。     

立体桁架结构敏感性分析及抗连续倒塌性能

采用ABAQUS动力隐式分析方法,考虑压杆屈曲的影响,对立体桁架结构进行敏感性分析,得到极端荷载作用下结构的连续倒塌破坏模式以及敏感构件、关键构件的分布规律,分析高跨比、跨度和截面形式对立体桁架抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明:倒三角截面立体桁架敏感构件为支座附近的上弦杆、A类腹杆和B类腹杆;正三角截面立体桁架敏感构件为跨中下弦杆和支座附近的A类和B类腹杆。关键构件均为支座附近A类腹杆,通过增大关键构件的截面外径,可以有效提高结构的抗连续倒塌性能。在保证相同应力比的情况下,随结构高跨比增加或跨度减少,相同位置杆件的敏感性指标增加,敏感构件分布范围增大。     

钢筋混凝土框架工程抗连续倒塌的问题

介绍了国内外钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌问题的设计方法和发展现状,运用拆除构件法对实际工程进行了连续倒塌分析。通过对底层角柱C4、底层短边中柱C2、底层长边中柱C13和底层内柱C14运用拆除构件法的分析,得出五点分析结论。在此基础上参考国内文献,提出四个值得探究的问题,即设计方法的选择、荷载和材料强度的取值以及拉结强度设计法的探讨和应用补充,并进行了静力弹性法中强度判断准则的讨论。最后给出六点设计建议,可为类似工程的抗倒塌设计提供参考。     

基于框架结构建筑物的拆除爆破模拟分析

采用有限单元法与多刚体动力学数值仿真方法相结合的仿真技术,对框架结构建筑物拆除爆破进行了模拟分析.该仿真技术可对结构的失稳、解体、倒塌运动过程、堆积范围等问题进行预测或再现,有助于提高拆除爆破设计方案的安全性和可靠性.     

钢筋混凝土杆件轴向预埋孔绿色拆除爆破技术

为了克服钢筋混凝土杆件拆除爆破钻孔难、成本高、环境影响大的缺点,提出绿色拆除爆破新概念、引入全寿命设计理念并采取在杆件设计施工时就预埋炮孔的技术手段。针对已有垂直轴向预埋炮孔拆除爆破技术耗材多和操作复杂的问题,提出了轴向预埋炮孔拆除爆破专利技术方案;并从预埋管对杆件力学性能的影响角度分析了该方案的可行性。最后以钢筋混凝土基坑支撑梁拆除爆破为例,对比分析了本方案与垂直轴向预埋炮孔拆除爆破方案的动力响应、可靠性、安全性、成本和施工难度,结果表明轴向预埋孔拆除爆破技术方案具备明显优势。     

3层RC框架的抗连续倒塌设计

结构的连续倒塌已成为严重威胁公共安全的重要问题.国外自1968年英国Ronan Point公寓倒塌事件发生以来,已经对连续倒塌问题进行了30余年的研究,并编制了相关设计规范,而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法.参考美国国防部编制的《结构抗连续倒塌设计》(DoD 2005)提供的设计流程,对按照我国现行混凝土结构设计规范设计的3层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真,分析了其抗连续倒塌能力.并应用拉结强度法和拆除构件法,对该框架进行了抗连续倒塌设计,建立了将国外规范中的抗连续倒塌设计方法应用于我国框架结构的设计实例,指出了其中存在的一些问题.     

基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估.结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%.最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.     

半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析

基于向量式有限元建立半刚接钢框架结构模型,考虑初始变形,采用将构件拆除前后的静力分析和动力分析全过程统一的瞬时卸载法．通过对一平面半刚接钢框架结构进行动力非线性分析,研究底层不同柱失效后剩余结构抗竖向连续倒塌动力响应,对比不同节点转动刚度对钢框架结构抗倒塌性能的影响．结果表明,节点转动刚度对钢框架结构抗竖向连续倒塌影响较大,因此在研究钢框架结构抗竖向连续倒塌时有必要考虑梁柱真实连接刚度．     

基于组合楼板影响的空间钢框架连续倒塌分析

建筑结构在意外事件情况下的连续倒塌问题,已成为国内外土木工程学科的研究热点。钢与混凝土组合楼板作为目前钢结构常用的楼板形式,对结构的抗连续倒塌能力影响较大。采用拆除构件法对不带楼板、带钢筋混凝土楼板和带组合楼板的9层空间钢框架进行了连续倒塌仿真计算,分析比较了不同框架的自振周期、破坏模式、相邻构件内力变化与失效机制等,研究了组合楼板对结构抗连续倒塌能力的影响。研究表明,考虑组合楼板后空间钢框架结构的抗连续倒塌能力得到显著提高,且提高程度大于钢筋混凝土楼板。     

应用有限元法模拟爆破拆除建筑物倒塌过程

采用数值模拟方法对建筑物倒塌过程的研究不仅可以体现倒塌过程的力学本质，而且还可对倒塌结果进行预测或对建筑物的倒塌过程进行再现，反映建筑物的倒塌堆积规律。分析和探讨拆除爆破中建筑物倒塌数值模型的建立方法，并以砖混结构建筑物为例，采用ABAQUS／Explicit数值分析系统对建筑物的倒塌过程进行了数值模拟。     

基础隔震山地掉层框架结构抗连续倒塌性能研究

山地隔震结构本身具有特殊性,因此其破坏模式、受力性能与普通平地隔震结构体系有很大的不同.为了研究基础隔震山地掉层结构的抗连续倒塌性能,首先对一榀4跨3层平面框架拟静力试验进行数值模拟并验证了LSDYNA纤维单元模型的可靠性,根据中国规范设计了6个基础隔震掉层体系框架和1个普通平地隔震结构,基于拆除构件法对剩余结构进行抗倒塌性能研究,得到其荷载系数与失效点竖向位移曲线.研究结果表明,拆除下接地角柱(支座)、上接地角柱时,平地隔震结构的抗倒塌能力大于掉层隔震结构;拆除上接地支座时,平地隔震结构的抗倒塌能力弱于掉层隔震结构;隔震山地掉层框架结构邻近坎下边支座(底层柱)失效跨的抗力机制要滞后于上接地跨的抗力机制,可为基础隔震山地掉层框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考.     

基于多尺度模型的单层球面网壳结构静力稳定性分析

网壳等大跨度空间结构在实际工程中得到广泛运用,静力稳定性是结构安全分析的重要内容之一。为研究静力荷载作用下网壳结构的稳定性,以单层球面网壳结构为研究对象,基于多尺度有限元建模方法,通过分别采用薄弱区域节点细化模型、薄弱区域杆件细化模型和全梁单元模型对结构在静力荷载作用下的稳定性进行分析。结果表明,杆件细化与节点细化的多尺度模型可以跟踪杆件的局部凹陷和节点变形等,更接近实际,在结构静力稳定性的数值模拟方面具有更高的准确度。     

基于整体式模型的钢筋混凝土结构爆破拆除定向倒塌数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用MAT96和整体式模型对钢筋混凝土结构定向爆破拆除进行数值仿真研究. 基于计算结果分析了钢筋混凝土机构在倒塌过程中的前冲、后坐、鼓胀,并对整个倒塌过程做出了定量描述. 通过与黑白水酒店大楼爆破拆除工程的对比表明,模拟结果较好地符合了实际测量情况.      

考虑杆件屈曲网壳结构动力稳定矢跨比优化

为研究在动力载荷作用下考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构对矢跨比的敏感性,本文采用非线性有限单元法,对四种不同矢跨比的存在杆件缺陷的单层球面网壳结构进行非线性稳定全过程分析.研究结果表明:考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构在动力载荷作用下的稳定性因矢跨比的不同有较大差异,并通过比较得出较优矢跨比.通过本文的研究,为在动力载荷作用下考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构矢跨比设计提供理论依据.     

非杆件结构体系CAD系统的研究与开发

开发一种非杆件结构设计软件的CAD系统.运用ANSYS和AutoCAD的功能,结合非杆件结构设计的特点,运用参数化设计思想和方法,设计出包含结构分析模块、配筋计算模块和图形绘制模块的CAD系统.系统中利用Active Automation技术实现VB与AutoCAD的数据链接,用APDL语言对ANSYS进行二次开发实现非杆件结构的有限元分析计算,用AutoLISP对AutoCAD进行二次开发绘制非杆件结构的二维及三维配筋图.最后选用工程实例对系统进行验证,结果表明系统具有操作方便、集成化程度高、分析计算迅速可靠、配筋绘图准确、运行稳定的特点.     

单榀钢混框架结构内爆法拆除模拟

为了研究内爆法拆除混凝土框架结构的基本规律,作者使用LS-DYNA中的MAT159本构,采用分离式constrained方法建立钢筋混凝土模型,建立了一个10层5跨的混凝土单榀结构模型,待重力平衡后,采用不同拆除顺序对内爆拆除进行了数值模拟.模拟结果显示了不同内爆方法的倒塌规律,并提出了延期时间的确定原则.