钢筋混凝土框架结构倒塌的计算机仿真研究

在总结实际地震震害特点的基础上，结合钢筋混凝土框架三维非线性动力有限元的分析方法，建立了一肯模拟倒塌过程的计算机同了一种计算机自动判断局部或整体可动机构的快速算法，并引入计算机可视化，多媒体等最新仿真技术，对钢筋混凝土框架结构的倒塌机理作了研究，仿真实例表明能较好地反映框架的地震倒塌过程。     

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。     

钢筋混凝土框架结构地震倒塌过程模拟分析

为研究钢筋混凝土框架结构倒塌模式,指导抗震设计.概述了钢筋混凝土框架结构的主要震害特点,并借助动力有限元软件LS-DYNA对三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化直至倒塌过程进行模拟.通过对参数和模型的选取,再现真实的倒塌过程,证明了柱角端是结构的薄弱环节,仿真结果和真实倒塌过程较好的吻合.     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌动力放大系数

研究了钢筋混凝土框架结构连续倒塌破坏设计中的动力放大系数的取值,系统性地研究了结构的最大塑性转角、高度、宽度、配筋率及跨度对动力放大系数的影响.结果表明:不同结构的动力放大系数变化趋势一样,最大值仅为113,远远小于美国GSA规范给定的20;动力放大系数随着最大塑性转角的增加而减小,随着截面配筋率的增加而增加;结构的角柱失效的动力效应大于内柱的失效;结构不同的高宽比、跨度、截面尺寸和荷载大小对动力放大系数影响不大.     

地震作用下钢筋混凝土框架结构防倒塌的判别

在地震作用下保证钢筋混凝土框架结构耗能最大化，同时保证在弹塑性变形条件下大震不倒，对框架结构意义重大。基于功能原理，对框架结构在水平地震作用下达到最大弹塑性位移时的2种变形破坏模式柱铰机制和梁铰机制进行分析，给出结构倒塌指标Ks的下限值和防倒塌的评估判别式，通过算例和实例对规范中框架结构防倒塌的相关要求进行了计算验证。结果显示，现行抗震规范对罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构变形控制值是略偏保守的。     

多层框架结构地震倒塌过程仿真分析

破坏过程的计算机仿真可以反映结构的薄弱部位、破坏机理和破坏特征.对这一领域的成果和存在的问题进行了综合分析,提出了解决问题的方向.利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了框架结构的倒塌过程.仿真计算的结果与真实倒塌过程吻合较好,说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以对这种特殊的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真.通过预演或再现倒塌过程,发现了结构在强震作用下的薄弱环节,为提高框架结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑.     

强震作用下高层框架结构倒塌破坏三维仿真

为了对高层框架结构在强震作用下的倒塌破坏过程进行仿真模拟和分析,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对一10层框架结构进行强震作用下的分析,从弹性工作阶段到构件开裂直至倒塌破坏的全过程进行了三维非线性仿真分析,仿真结果与真实倒塌过程吻合较好。通过合理选取计算参数和计算模型,可以成功地再现高层钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的全过程,从而发现其在强震下的薄弱环节,为揭示高层框架结构倒塌破坏机理以及提高结构的抗震性能提供理论分析依据。     

框架结构倒塌过程中的动力学分析

用刚度的概念只能分析框架未破坏时的变形和位移，文中运用惯性的概念解决了框架破坏后的运动分析，利用动力学中力与加速度的关系以及碰撞原理，可求出框架各部分的位移，从而可动态描述框架破坏后直至其完全倒塌在地面的全过程。     

爆炸作用下高层钢筋混凝土框架结构的连续倒塌机理分析

为了探究爆炸作用下高层钢筋混凝土框架结构的连续倒塌机理,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对外部爆炸荷载作用下结构的连续倒塌进行了模拟。建立了结构的多尺度模型并验证其有效性;分别分析了炸药位于角柱和边中柱正前方时框架结构的破坏及倒塌情况;对比了两种工况下建筑物的倒塌过程和倒塌程度。结果表明:多尺度建模方法可以有效模拟框架结构在爆炸作用下的动力响应过程;爆炸荷载作用下目标柱损伤严重,失去承载力,结构内力重分配使相邻结构损伤,最后发生连续倒塌;炸药位于不同位置时,结构的倒塌范围有显著的不同。     

框架结构建筑物爆破拆除倒塌过程计算机模拟

采用有限元程序软件ANSYS／LS—DYNA,用实体单元建立框架结构模型,以模拟建筑物爆破拆除的倒塌过程。将钢筋混凝土看作单质均匀材料,最终模拟的结果与实际情况比较接近。     

爆炸移除钢筋混凝土框架柱抗倒塌性能数值模拟

基于已有的爆炸移除钢筋混凝土框架柱的实验数据,利用有限元软件AUTODYN建立了一个分离式与整体式相结合的4层2跨钢筋混凝土框架结构的三维有限元模型,并采用三阶段分析法,对爆炸移除钢筋混凝土柱的结构动力响应和破坏形态进行了数值模拟,且考虑炸药、空气与结构的流固耦合作用和应变率对材料的动态本构特性的影响.在爆炸移除短边中柱与角柱两种工况下,计算得到的柱破坏形态和梁柱节点动态位移与实验结果吻合较好,还分析了柱内纵筋对RC框架结构的动态响应的影响以及柱的破坏失效过程.计算结果表明:对发生塑性和弹性变形区域分别采用分离式和整体式建模,不仅保证了钢筋混凝土框架柱的爆破作用过程数值模拟的真实性和适用性,又大量缩短了计算时间,可为今后爆炸荷载作用下RC框架的参数影响分析和连续倒塌破坏模式控制提供参考.     

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。     

锤击作用下钢筋混凝土框架倒塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土平面框架结构在局部构件失效后的静、动力特性,完成了两榀两跨单层平面框架试验,其中一榀框架用于静载试验以获取框架静力特性数据,另一榀框架分别在空载、均布线荷载情况下采用锤击法进行动力试验,获取试验框架的位移、加速度和钢筋应变等动力响应数据.通过对比分析静载与动力试验结果,研究框架梁在锤击过程中的受力特性.试验结果表明:在大当量力锤锤击作用下,动力位移幅值与输入冲量近似呈线性关系,随着锤击力的增加,结构阻尼变化较小,频率下降.布有均布线荷载的框架梁在锤击荷载作用下产生了拱效应,刚度略有提高.尽管力锤最大锤击力超过框架梁最大抗力,但冲击能量不可使其发生倒塌.     

钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌承载能力研究

国外现有抗倒塌设计规范通过限制悬索体系的最大变形来防止连续倒塌的发生,往往导致不安全。就钢筋混凝土梁柱子结构倒塌变形过程进行分析,总结了悬链线破坏模式。通过对子结构抗倒塌承载能力的研究,提出了以钢筋达到极限强度为子结构倒塌极限状态,进而提出了基于悬链线抗拉承载能力的子结构抗倒塌设计方法,并对钢筋的抗倒塌设计强度进行了初步的讨论。     

钢筋混凝土结构倒塌全过程数值模拟

提出了一种改进的扩展散体单元模型,以模拟钢筋混凝土结构在地震下的破坏与倒塌,在该方法中,钢筋混凝土被离散成一个个质点,质点之间用非线性弹簧连结,局部的破坏通过弹簧的断裂模拟,该方法可以计算结构从局部破坏到整体倒塌的全过程。     

混凝土空间板柱结构的震致落层倒塌分析

根据2个具有薄弱层的三层混凝土空间板柱结构模型的震致落层倒塌试验结果,分析了倒塌碰撞过程中模型各层的层间剪力时程曲线,并与倒塌前的相应曲线进行了对比;近似估算了倒塌碰撞过程中模型各层的等效层间剪力及其冲量,并与简化的静止倒塌模型碰撞时上部结构所受水平冲量进行了比较.研究表明:(1)倒塌碰撞时模型各层产生了时间很短但量值较大的等效层间剪力,这对结构非薄弱层的抗侧能力是一个考验;2)薄弱层及其以上部分自重增加,将使碰撞过程中各层的层间剪力显著增大;(3)按静止倒塌模型计算得到的上部结构所受水平冲量约为等效点百分数等于0时试验模型相同位置水平冲量的4～5倍.     

地震作用下RC框架结构位移反应的近似计算

假定钢筋混凝土框架结构为理想剪切型和弯曲型结构的组合,采用一般形式的等效静力荷载分布模式推导了框架的弹性侧向位移分布模式,并讨论了弯剪强度比率、荷载分布模式对位移反应的影响;通过假定结构的第一振型矢量模式,应用位移反应谱提出了计算地震弹性位移反应的方法,并分析了楼层位移和层间位移角沿高度的变化规律;采用弹塑性位移增大系数增大弹性位移的方法估算了最大弹塑性层间位移,并用数值算例验证了简单估算方法的有效性.     

考虑节点非弹性变形的RC框架地震反应分析

钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明节点内纵筋滑移和节点剪切变形对组合体的抗震性能有明显影响,但框架的非弹性地震反应分析一般忽略了节点非弹性变形的影响.为了模拟节点区非弹性变形的影响,在纤维模型基础上采用在梁端附加零长度截面单元的方法,并通过σ-s本构模型考虑节点内梁纵筋粘结滑移,以及通过σ-sslip-shear本构模型同时考虑节点内纵筋滑移和节点剪切变形.考察了典型平面框架在罕遇地震下的非线性反应,对比分析了节点非弹性变形对框架整体和局部反应的影响.结果表明,考虑节点非弹性变形之后结构的最大顶点位移、最大层间位移角将增大或仅略有变化,梁端、柱端塑性铰数量将减少,梁、柱的转角延性需求总体而言将减小;地震作用下框架节点距离剪切失效尚有一定安全储备.框架地震反应大时忽略节点非弹性变形将导致明显误差,地震反应较小时可采用不考虑节点非弹性变形的常规有限元分析模型.