梁-柱节点抗连续倒塌性能研究进展

结构的连续性倒塌一直是土木工程领域关注的焦点，而梁柱节点作为结构体系传递荷载的关键部位，其一旦遭受破坏，就可能造成结构连续性的倒塌倾覆，进而造成无法估量的损失。本文简要介绍了整体结构的两种不同的连续倒塌的形式以及四类主要的抗倒塌设计方法，结合已有研究成果从抗连续倒塌模式、抗连续倒塌机制以及抗连续倒塌性能三个方面总结了节点破坏导致的连续性倒塌研究现状。结合应用及研究热点，从试验研究和数值分析角度分别对装配式梁柱节点和自复位梁柱节点的研究进展进行了阐述。最后提出一种基于超弹性形状记忆合金的新型自复位梁柱节点，并对设计方法、抗倒塌性能以及抗震性能的研究进行了探讨。     

建筑钢结构抗连续性倒塌各国规范设计及分析

为了给中国高层建筑钢结构抗连续性倒塌设计提供参考和思路,简要介绍了英国、欧洲、美国、日本等国家和地区抗连续性倒塌设计的构造措施、设计方法及流程等,重点针对各种规范关于分析方法、去除构件位置、荷载施加、破坏准则等关键问题,综合比较各种设计方法的优缺点和适用范围。分析表明,拉结强度法缺乏理论验证,去除构件法并未考虑构件失效时间和柱残余承载力对动力效应和内力重分配的影响,分析结果过于保守,关键构件法中偶然荷载的量化还存在争议。设计中应根据用途、重要性以及层数对结构进行分类,针对不同结构分类采取不同等级的抗连续性倒塌设计方法,同时应针对新建结构和已建结构区别对待。     

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。     

钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构分析

对钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构进行分析时,采用传统方法需要对大量实验数据进行回归分析,工作量很大。提出一种新的钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构分析方法。选用5层钢筋混凝土框架的建筑壁板结构,给出结构的总信息、材料信息和载荷信息。通过构建壁板结构的有限元模型,确定混凝土材料属性、钢筋材料属性及截面与单元材料。通过分析钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板结构抗连续倒塌能力,发现所分析的钢筋混凝土建筑壁板结构不会出现连续性倒塌。通过分析结构柱移除后钢筋混凝土建筑抗连续震动壁板的结构内力,发现移除内柱后所分析壁板结构不会出现连续性倒塌,不会出现柱的抗剪、抗弯破坏;移除角柱和长边中柱后,壁板结构在很大程度上会失去支撑力,需对柱的抗剪承载力和抗弯承载力进行检验。     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌数值分析

目的研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的连续性倒塌破坏机理,完善结构抗连续性倒塌的设计方法.方法采用建立的钢筋混凝土构件本构模型,对构件整体式建模,最终建立了8层空间框架结构模型.选取合适的构件破坏准则,对钢筋混凝土框架结构进行了地震作用下的连续性倒塌破坏全过程分析,分析了结构位移、弯矩等受力特性,探讨了构件破坏后的传力路径和结构连续倒塌破坏机理.结果框架结构中构件的破坏,一般始于框架梁的竖向大变形,完全倒塌的主要原因是总应变能的累积;结构首层是发生破坏的集中区域,当破坏范围自首层传至2层中跨后,结构将在短时间内完全倒塌;随着构件计算模型中捏缩效应系数的增大,框架结构整体破坏时间呈现先增大后减小的趋势;考虑计算模型中的峰值后强度退化段后,结构完全破坏的时间将会提前.结论"强柱弱梁"的受力机制有利于结构抵御连续倒塌;框架结构的首层是倒塌破坏的薄弱层;合理控制结构构件的剪跨比,可以提高结构整体的延性;若不考虑计算模型中的峰值后强度退化段,将会高估结构的抗连续倒塌能力.     

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.     

钢框架结构抗连续性倒塌性能试验研究

为了研究钢框架结构在中柱失效工况下的抗连续性倒塌性能,进行缩尺比为1∶3的单层三维钢框架结构准静态连续性倒塌试验.采用备用荷载路径法,对中柱施加竖向集中荷载直至结构体系发生钢材断裂等严重破坏,以模拟结构的倒塌过程.观测结构失效模式以及分析中柱竖向位移与所施加集中荷载的关系,研究结构体系的抗连续性倒塌性能.利用试验数据探讨2种抗连续性倒塌力学机制,即弯曲效应和悬链线效应对钢框架结构鲁棒性的贡献.试验结果表明,结构体系表现出良好的延性和较高的承载力,在中柱突然失效的情况下并没有发生连续性倒塌的风险.在加载初期,弯曲效应是结构抵抗连续性倒塌的主要力学机制;尽管随着中柱竖向位移的增大,悬链线效应对结构竖向抗力的贡献逐渐增大,并在加载后期超越弯曲效应,成为主要的抗连续性倒塌力学机制,但是弯曲效应对结构的抗倒塌能力的贡献始终显著.此外,梁柱节点形式对弯曲效应和悬链线效应的发展具有决定性作用.     

钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计对策的探讨

结构的抗连续倒塌能力是结构因突发事件造成部分基本构件突然失效时,结构应能自行调整内力,阻止破坏过程的延续,从而保证结构整体不至于破坏的能力。通过加强结构系统的整体性,增加结构的延性、连续性和冗余度,是结构具有"搭桥"能力和悬索作用,当部分结构受到破坏后能改变传力路线,将破坏限制在允许范围内,达到避免建筑连续倒塌的目的。本文对钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计对策进行探讨。     

爆炸荷载作用下建筑结构连续倒塌分析与防连续倒塌设计研究进展

连续倒塌是结构局部某个关键构件的破坏导致相邻构件失效继而引发更多构件破坏,最终导致结构整体倒塌或者产生与初始触因很不相称的大面积倒塌的连锁反应.爆炸荷载作为一种非常规荷载,具有传播迅速、峰值大、作用时间短等特点,是造成建筑结构连续倒塌的主要原因之一.本文在建筑结构连续倒塌已有研究的基础上,提出了结构连续倒塌分析的分类方法;并进一步根据结构连续倒塌分析的目的,将结构连续倒塌分析方法分为结构抗连续倒塌性能评价方法和结构连续倒塌全过程分析方法.通过文献综述,详细介绍了结构抗爆炸连续倒塌性能评价方法和结构抗爆炸连续倒塌全过程分析的最新研究进展;给出了建筑结构防爆炸连续倒塌的概念设计方法和构造措施,提出了建筑结构防爆炸连续倒塌设计的步骤和方法.     

极端作用下桥梁结构抗连续倒塌综述

当前,多起桥梁结构的倒塌事故造成严重的生命财产损失,严重危害公共交通安全.因此,极端作用下的桥梁结构连续倒塌研究迫在眉睫.根据极端作用的概念定义,简要分析了极端作用下的国内、外的多起桥梁连续倒塌事故的原因,针对桥梁结构抗连续倒塌的研究现状进行综述.根据相关研究发现,桥梁结构的抗连续倒塌研究不同于建筑结构,有其自身的特点,因此,应建立自己的研究体系并制定相关规程等.     

水平加强层对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响

为研究水平加强层对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,利用ANSYS有限元软件,以一幢10层钢框架结构为原型,根据支撑的设置方式建立了4种有限元模型,采用备用荷载路径法,将不同底层柱突然失效分为8种工况,对每种工况下的4种模型进行了动力非线性分析。分析结果表明：底层柱失效后,水平加强层可以有效提高结构的整体拉接力,从而显著减小破坏部位的竖向位移,并将荷载传递至失效柱的临近柱,避免结构构件发生屈服造成结构刚度的下降。在底层柱上方增设水平加强层可以以较低的造价增强结构的整体性,增强钢框架结构发生局部破坏后的内力重分布能力,提高抗连续倒塌能力。     

玻璃纤维加固梁柱结构抗连续倒塌性能数值分析

根据已有试验结果,采用有限元程序软件MSC.Marc,对不同钢筋构造形式和采用玻璃纤维增强材料(GFRP)加固的钢筋混凝土梁柱结构进行了数值分析,研究了其抗连续倒塌性能.分析结果与试验结果吻合较好,表明此分析方法对于加固混凝土梁柱结构抗连续倒塌问题的研究是实用有效的.同时,通过该研究结果,证明了采用GFRP加固可以提高框架结构的抗连续倒塌性能.     

钢筋混凝土框架结构抗倒塌的研究现状

为了进一步研究钢筋混凝土结构抗倒塌性能,全面总结了国内外钢筋混凝土结构抗倒塌的研究过程及取得的研究成果,介绍了在地震力作用下钢筋混凝土框架结构破坏准则的研究现状,并指出了各个破坏准则存在的一些问题及以后的发展方向。同时,建议应在破坏准则的基础上确定钢筋混凝土框架结构的倒塌准则和评估指标。     

爆炸冲击对多层钢框架连续倒塌性能的影响

以5层钢框架结构为对象,对钢框架在爆炸冲击作用下的连续倒塌性能进行了研究.采用备用荷载路径法,分别对钢框架结构进行了静力非线性、动力非线性以及爆炸冲击作用下的动力非线性连续倒塌分析.分析结果表明:在常规的静力和动力非线性分析中,该框架具有良好的抗连续倒塌能力;在5 kgTNT的初始爆炸冲击作用下,钢框架的变形比常规分析...     

高温后钢管混凝土抗多次冲击力学性能试验研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置进行常温和高温后(100℃,300℃,500℃和700℃)钢管混凝土多次抗冲击性能试验研究,通过测量试件的应变时程曲线和应力时程曲线,分析其高温后的抗冲击动力特性.试验结果表明,高温后钢管混凝土经历多次冲击后无明显强度劣化,仍具有良好的抗多次冲击力学性能,适合做为抗火灾倒塌与军事上抗高温和重复爆炸、冲击作用的结构。     

风致飞射物研究进展及建议

我国是受风灾影响较为显著的国家和地区之一，风灾不仅会造成工程结构损伤，甚至会导致结构的倒塌破坏。风致飞射物是强风作用下结构损伤、破坏而形成的一种高速运动碎片，其冲击作用对周边工程结构和人员的安全构成二次威胁，国内外学者近年来针对风致飞射物开展了相关研究工作。基于此，从风致飞射物的形成机制、飞行特性、冲击作用三个方面阐述当前国内外研究进展，并针对现有研究工作提出今后的研究建议和发展方向，为进一步深化风致飞射物及其防治工作研究提供借鉴。     

火灾下钢框架抗连续倒塌动力响应分析

为研究钢框架结构在火灾作用下的抗连续倒塌动力响应。通过ABAQUS有限元软件分别对二层四跨平面钢框架瞬间去柱动力试验以及平面钢框架火灾试验进行数值模拟。将数值模拟获取的竖向位移-时程曲线和破坏模态与试验结果对比,验证了有限元模型的准确性,获取的位移-温度曲线也验证了顺序热力耦合方法的适用性。在验证有限元模型有效性的基础上,进一步研究瞬间去柱的钢框架结构在不同受火温度下的抗连续倒塌动力响应。研究表明：不同节点的连接形式对钢框架进行瞬间去柱时,钢框架的破坏模态与结构的稳定性影响显著,当火灾高温下钢框架采用加强型节点时,框架柱更容易发生过度屈曲,从而更容易引发连续倒塌;温度越高,钢框架去柱后中柱节点的峰值位移值和稳定后的竖向位移值均有明显提升,结构动力响应越明显,结构抗连续性倒塌能力也越小。