强震作用下高层钢框架结构倒塌模式分析

为了研究高层钢框架结构在强震作用下的倒塌模式,在研究该类型结构动力特性的基础上,考虑结构构件的双重非线性和材料应变失效,利用有限元软件LS-DYNA对高层钢框架结构的倒塌进行了全过程的模拟。结果显示高层钢框架结构的破坏模式可以分为动力强度破坏和动力失稳破坏两种类型。同时得到如下结论:由顶点位移曲线和加速度时程曲线的波动幅度可以较为清晰的判断高层钢框架结构发生倒塌。以失效构件数量的比例作为指标可以区分动力强度破坏和动力失稳破坏,一般情况下,高层钢框架结构发生动力强度破坏时,失效构件比例较大;而发生动力失稳破坏时,失效构件比例相对较小。     

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。     

高温下预应力混凝土板温度场及力学性能的数值分析

对高温（火灾）下预应力混凝土简支板利用Ansys数值模拟板的温度场及应变,与已有试验对比得出高温下预应力构件温度场及力学性能通过Ansys软件有限元分析的可行性;对一预应力混凝土板进行数值模拟,得出板在单面受火过程中温度场变化的规律及其跨中应变随时间一温度的变化。     

墙角火灾环境下钢构件温度分布及响应行为的实验研究

利用ISO9705标准火灾实验系统，模拟墙角火灾环境，以薄壁方管钢梁为研究对象，对钢构件在热、力耦合作用下的行为进行实验研究。对火灾的热释放速率与室内温度场，钢构件及其表面气体的温度、构件在火灾作用下的挠度进行测量，分析真实火灾下钢构件温升及温度分布的特点与火灾发展对构件挠度的影响。研究结果表明钢构件在长向上存在着很大的温差，而构件的挠度变化也并不对称，这说明以往研究中往往假设钢构件在长向上温度一致并不恰当，这种非均匀温度场对构件的行为有着重要影响，它使得构件高温区部分更易发生局部屈服而失效，在相同规模的     

混凝土结构抗火研究综述与建议

为了促进混凝土结构抗火研究的发展,从火灾温度场发展过程、混凝土结构抗火性能与抗火设计、火灾后结构损伤评估与加固修复、混凝土结构抗火性能提高方法等4个方面出发,总结混凝土结构抗火研究成果,指出研究中存在的问题并展望了其发展趋势。从空气、结构温度场2个方面归纳了火灾温度场研究方法,总结不同参数对混凝土材料、构件、结构高温性能的影响规律,分析现有混凝土结构抗火设计方法的应用以及其优点和不足,梳理火灾后结构损伤评估流程,分析火灾后实际工程损伤评估与加固修复案例,并对现有火灾后结构损伤检测和维修加固方法进行总结,最后,从材料及构造2个方面总结提高混凝土结构抗火性能的方法。研究表明:高温下混凝土结构力学性能劣化严重,掺加纤维、调整原材料配合比和应用合理构造措施可提高混凝土结构抗火性能,掺聚丙烯纤维可有效避免高性能混凝土高温爆裂。后续应重点研究高温下大空间混凝土结构温度场分布,材料高温性能随机性对混凝土构件力学性能的影响规律,不同温度-荷载路径及反复升降温对结构和构件高温性能的影响,科学的混凝土结构火灾损伤评估体系,结构抗火可靠度设计理论研究和高性能混凝土结构抗火设计方法等方面。     

火灾下基于纤维梁和分层壳模型的结构破坏机制分析

为分析混凝土空间框架结构在火灾下的反应规律及其破坏机理,基于已建立的纤维梁单元和混凝土分层壳单元的火灾破坏数值模型,通过在截面层次上来考虑构件截面的不均匀温度场分布及其材料非线性和几何非线性,并引入纤维梁单元截面形心结点与分层板壳单元结点的偏离以及位移协调条件来建立两者的连接模型,从而实现考虑楼板作用的整体结构火灾反应分析模型.最后,运用建立的模型对两个多层框架进行了火灾反应分析,分析了楼板和梁柱的相互作用规律及其破坏机制.结果表明,纤维梁单元模型和分层壳模型能够用于模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同.     

受火后框架结构连续性倒塌的研究现状

国内外的高层民用建筑及多层的工业厂房多为框架结构。当火灾发生时,框架结构会发生连续性倒塌的现象,造成大量的人员伤亡及经济损失,已成为威胁公共安全的重要问题。本文概述了国内外受火后钢框架结构和钢筋混凝土框架结构连续性倒塌的研究现状,对直接与间接设计方法进行了区分,对各种设计方法的适用情况作出解释,并从单个构件到整体抗连续性倒塌性能的角度进行数值模拟以及试验研究分析,用试验成果验证理论的正确性,为后续的结构设计提供设计依据。最后,对框架结构连续性倒塌的发展态势进行展望。     

火灾对钢结构的反应分析

应用ANSYS软件计算了钢结构在标准的升温模式下的温度场,然后,利用ANSYS的耦合分析,将温度场导入结构分析中。分析了钢结构在局部发生火灾情况下的力学响应及对结构整体的影响,计算了局部结构构件的内力,并与文献[1]提供的实用方法计算结果进行了比较,分析了两者之间产生误差的原因。     

真实火灾下钢筋混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能分析

框架结构整体的耐火性能研究是保证结构在火灾下安全性的重要问题,通过ABAQUS建立钢筋混凝土柱-钢梁框架结构的温度场模型和热力耦合力学模型,分析在真实火灾升温作用下,不同受火工况对于组合框架的耐火性能的影响,并与标准温度曲线做对比,得出框架的温度场、应力、应变云图,并对框架结构的柱顶竖向位移、梁柱节点水平位移、梁跨中挠度、应力应变发展规律进行分析.     

钢筋混凝土简支梁高温力学性能的试验研究

通过对8根足尺钢筋混凝土简支梁进行火灾模拟试验,并对构件高温冷却后进行破坏性试验,得到了构件在高温作用下的温度场分布、变形规律和构件在不同的配筋、不同的冷却方式和不同的升温时间下的剩余极限承载力,并对各种工况下的构件受损程度进行了对比分析.试验结果表明,构件保护层厚度越小,升温时间越长,配筋率越低,则火灾对梁的损伤程度越大,喷水冷却构件剩余极限承载力较炉中冷却剩余极限承载力大.     

基于不同时间-温度场模型的索穹顶火灾响应分析

针对跨度71.2,m的Levy型索穹顶,采用ISO834标准升温曲线和实用大空间建筑火灾空气升温经验公式,分别计算索穹顶各节点处在火灾下的时间-温度场模型.同时基于FDS场模拟软件,考虑索穹顶屋顶中心设有排风口与未设排风口两种情况,模拟得到了索穹顶在火灾过程中的时间-温度场模型.随后采用ANSYS有限元分析软件,数值模拟索穹顶在上述4种不同的时间-温度场模型的结构响应,并进行了对比分析.结果表明:在地面中心火源的火灾过程中,索穹顶中心拉力环位移最大,竖向位移逐渐增大;在采用ISO834标准升温曲线、实用大空间建筑火灾空气升温经验公式及FDS模拟屋顶中心未设有排风口情况下,内脊索索力逐渐下降至零,最终退出工作,导致结构整体失效;采用传统已有的经验公式得到的时间-温度场与大空间穹顶建筑的实际时间-温度场相差较大,应依据实际建筑体形以及排风口设置情况确定时间-温度场模型.     

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。     

预应力混凝土梁桥火灾损伤分析与评定

为了分析火灾后预应力混凝土梁桥结构损伤,评定灾后桥梁安全性,本文根据应急管理要求,制定了火灾后混凝土梁桥检测评定工作流程,归纳了重点和难点。首先,通过火场调查、混凝土外观检查和烧失量检测,推定构件表面最高温度。然后,采用有限元法分析桥梁构件温度场,并探讨不同温度下混凝土材料性能损伤劣化规律,提出火灾后混凝土构件截面损伤等效代换方法,给出了截面损伤量化公式。最后,结合桥梁静载试验结果,对火灾后预应力混凝土梁桥安全性能进行评定。结果表明:三面受火下混凝土T梁马蹄处温度场成指纹线分布,且温度沿着深度方向成非线性递减,有限元法计算得到的梁体表面温度与外观检查、烧失量推定结果基本一致。当量升温时间为60 min时,混凝土损伤沿表面深度逐渐递减,预应力钢筋工作性能未发生明显改变,火灾对梁体整体刚度影响不大。本文所提出的构件温度场检测分析方法和截面损伤等效计算方法可为类似桥梁火灾后检测评估提供参考。     

单面受火的矩形钢管混凝土柱截面温度场分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度场计算模型,并将计算结果与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对单面火灾和四面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度分布形式进行了对比分析,分析表明,单面火灾作用下,矩形钢管混凝土柱截面温度整体较低,材料损伤程度较轻,因而有利于提高构件的抗火性能.但截面温度分布呈单轴对称,产生初始挠度与附加偏心距,明显区别于四面火灾作用下构件的耐火性能.在工程常用范围内,分析了升温时间、含钢率、截面宽度、高宽比、保护层种类及厚度等参数对矩形钢管混凝土截面温度场的影响规律.结果表明:升温时间、截面宽度、保护层种类及厚度对矩形钢管混凝土温度场影响较大.温度场研究结果为单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱耐火性能分析和抗火设计提供了理论基础.     

模拟爆炸地震波及其对框架结构的影响

基于能够描述爆炸地震波的非平稳随机过程模型进行爆炸地震波的模拟研究,给出能够考虑装药量和爆心距影响的单点爆炸地震波实用模拟方法.以15层框架结构为例,运用有限元分析软件建立空间板梁结构的有限元模型,计算结构的固有频率和固有振型,分析高层框架结构在模拟爆炸地震波作用下的动力响应.根据结构动力响应结果,判断结构的薄弱层,为工程抗震设计提供参考依据.     

罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构韧性评价

为了探究罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构的韧性能力,本研究以钢筋混凝土框架结构为例,利用有限元软件MSC.Marc对其进行动力时程分析,并利用Python提取数据,后处理得到该框架结构在罕遇地震作用下结构构件与非结构构件的损伤状态,以结构的功能损失及恢复时间两个指标对该框架结构进行了韧性评价分析.结果 表明:(1)在罕...     

钢筋混凝土构件温度场的非线性有限元分析

在火灾作用下，钢筋混凝土构件温度场的确定不仅是构件高温力学性能分析的重要前提，也是制定灾后结构修复加固方案的重要依据.该文利用加权余量法中的Galerkin法和向后差分法，推导并建立了用于钢筋混凝土构件温度场计算的有限元方程.分析中考虑了混凝土热工性能参数随温度变化的特性，并采用热流平衡迭代过程来提高温度场的求解精度.在理论研究的基础上，以Matlab语言为开发平台，编制了钢筋混凝土构件温度场分析程序TFARC(Temperature Field Analysis of RC)，可以进行稳态、线性瞬态以及非线性瞬态温度场的分析.最后，利用程序的数值计算结果与试验数据及有精确解的温度场问题进行了对比研究，结果表明利用该程序进行钢筋混凝土构件的温度场分析是可靠的.     

大跨径悬索桥缆索承重构件公路火灾的瞬态空间温度场数值模拟

文章在国内外火灾研究工作的基础上,基于Ingason H平方增长模型,提出了适用于公路桥梁火灾研究的热释放率数学模型;根据建立的公路火灾物理模型,通过数值模拟给出公路火灾下悬索桥主缆、吊索表面温度及热流密度随火灾的发展过程而变化的规律公式,并建立了承重构件瞬态空间温度场。同一火灾场景下,不同直径的吊索可以采用相同的瞬态空间温度场;不同直径的主缆在不同位置具有相同的温度θt2时,可以采用相同的瞬态空间温度场。该研究成果可为今后大跨径悬索桥的抗火设计提供科学依据。     

土-基础-高层框架结构振动台试验及有限元分析

文章基于分层土-支盘桩-高层框架结构相互作用体系的振动台试验,对结构在地震作用下的动力特性与反应进行分析;应用SAP2000分析程序对模型结构进行动力计算,将试验和数值模拟2种结果进行比较,验证数值模拟的可行性;通过软件分析获取结构在地震荷载的作用下,上部结构中梁、柱、板的内力反应,并对结构纵横双向不等跨的不同反应作出对比,找出结构的薄弱部位,对框架结构的设计提出若干建议。     

钢筋混凝土框架结构火灾后的地震分析

利用火灾后钢筋混凝土构件的截面弯矩，曲率恢复力骨架曲线特征参数的统计公式，采用结构工程分析中常见的杆系模型，对火灾后钢筋混凝土框架结构进行地震分析，可为灾后结构的整体强度诊断和加固设计奠定基础。