Posted on October 20th, 2010 by Guch

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《建筑与工程结构抗倒塌分析与设计》前言、论文目录与摘要
  发表日期:2011-1-11

前  言

 房屋建筑与各类工程结构是人们从事生活和生产活动的基本场所和基础设施,其安全性,尤其是抗倒塌能力必须得到充分保障。极端自然灾害(强烈地震,风,雪,雨,泥石流等)、人为失误与事故(爆炸,火灾,撞击等)以及恐怖袭击和人为破坏等偶然事件,都有可能导致房屋建筑和各类工程结构破坏甚至倒塌,造成重大经济损失与人员伤亡。减少和避免极端自然灾害、人为失误和人为破坏引起的房屋建筑和各类工程结构倒塌,已成为我国工程结构安全和防灾减灾研究的一个至关重要方向。

近年来,各国在不断提高建筑结构和各类工程结构安全度水平的同时,更加重视抗倒塌能力研究。我国自建国以来,经过近60年的科研和工程实践积累,在针对不同灾害的房屋建筑结构和各类工程结构安全与抗倒塌方面取得了一定的研究成果,积累了一定的抗倒塌设计经验,出版了多部包含房屋建筑结构和各类工程结构安全、保证抗倒塌能力内容的设计规范和规程。但在研究工作的深度和广度,尤其在抗倒塌理论、分析方法和技术措施等方面,与国际先进水平相比还有差距,研究成果未能及时交流,不利于我国房屋建筑结构和各类工程节结构抗倒塌研究和技术水平的提高。为了推动我国工程结构领域的科研人员、工程技术人员、专家、学者开展结构抗倒塌研究,及时交流有关研究成果,全面提高我国房屋建筑和工程结构安全与抗倒塌能力,2009年10月,中国建筑学会抗震防灾分会经研究决定,成立“建筑结构抗倒塌专业委员会”。2010年6月5日~6日,由中国工程院土木水利与建筑工程学部、中国建筑学会抗震防灾分会主办,清华大学土木工程系承办,在北京召开了 “第一届建筑结构抗倒塌学术研讨会”。经专家对本次会议投稿论文评审,选出49篇论文,集成本论文集,内容涉及建筑结构的抗连续倒塌、抗地震倒塌,以及抗爆炸、撞击和火灾倒塌,可供建筑结构和工程结构科研机构、高等院校、设计单位和管理部门的研究和技术人员参考,以促进我国房屋建筑和各类工程结构的安全与抗倒塌的研究,有效提高我国房屋建筑和各类工程结构的安全水准,减少灾害发生时人员伤亡和经济损失。

 陈肇元

2010年8月

 目    录

 第一部分  抗连续倒塌

  1. 桁梁模型试验倒塌机制的数值仿真研究
  2. 钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析
  3. 单向张弦梁结构连续倒塌模拟分析
  4. 斜拉结构各种连续倒塌分析技术的对比
  5. 大跨空间结构重要构件评估实用方法
  6. 结构连续性倒塌研究的备用荷载路径方法
  7. 钢结构厂房抗倒塌能力的研究
  8. 模板工程防倒塌设计与管理现状
  9. 混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法
  10. 砌体结构抗连续倒塌设计
  11. 新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析
  12. 新加坡植物园展览温室拱壳杂交钢结构的防连续倒塌分析
  13. 莫斯科中国贸易中心工程防止结构连续倒塌设计
  14. 大跨空间结构连续倒塌分析与控制设计研究进展
  15. 国外RC框架抗连续倒塌设计方法的检验与分析

 第二部分  抗地震倒塌

  1. 框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例的分析
  2. 基于Pushover方法的钢筋混凝土框架结构侧向增量倒塌分析
  3. 基于可靠度的钢筋混凝土框架结构最可能倒塌失效模式分析
  4. 钢筋混凝土框架结构侧向倒塌的地震易损性分析
  5. 框架结构抗倒塌体系与抗倒塌单元
  6. 不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力研究
  7. 某电力平台抗震与抗倒塌分析及改进
  8. 一种新型的防倒塌结构
  9. 巨型框架结构弹塑性地震反应及抗倒塌分析
  10. 四层钢框架结构的倒塌分析
  11. 多层砌体房屋抗地震倒塌能力研究
  12. 砌体结构的地震倒塌模拟与分析
  13. 砖砌古塔结构地震倒塌仿真分析
  14. 基于结构形式的建筑物抗地震倒塌能力评价方法研究
  15. 基于IDA分析的结构抗地震倒塌能力研究
  16. 主子耦合系统地震破坏机理分析
  17. 增量动力分析的IM函数研究
  18. 基于ABAQUS的钢筋混凝土结构弹塑性时程分析
  19. 基于宏观模型的剪力墙静力弹塑性分析
  20. SRC柱-钢梁节点抗震性能有限元分析
  21. 交叉支撑压杆计算长度合理取值及滞回曲线模拟
  22. 配置预应力高强钢绞线混凝土柱抗震性能试验研究
  23. 单层砖混结构的子结构拟动力试验研究
  24. 汶川地震中文化遗产建筑的震害分析与保护
  25. 竖向不规则建筑结构抗震性能研究进展及其规范应用
  26. 装配式大板结构整体性加固的研究
  27. 中小学校舍砌体结构采用中心支撑钢框架防倒塌加固方法研究

 第三部分  抗爆炸、撞击和火灾倒塌

  1. 爆炸冲击荷载作用下防止建筑结构连续性倒塌设计方法概述
  2. 燃气爆炸对结构破坏的分析
  3. 爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌数值模拟分析
  4. 船舶撞击对长大桥梁下部结构力学性能的影响
  5. 火灾下钢框架结构四阶段损伤评定方法
  6. 基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析
  7. 火灾下空间混凝土框架结构的反应分析与模拟

 

桁梁模型试验倒塌机制的数值仿真研究

 王磊1  陈以一1, 2  赵宪忠1, 2

1同济大学土木工程学院,上海,200092;  2 土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092    

摘  要:对平面桁梁模型倒塌试验进行了数值仿真模拟。以有限元软件ABAQUS为模拟平台,以平面桁梁试验模型为对象,考虑了节点尺寸、不同约束、杆件间连接性质以及惯性力的影响,建立了整体数值模型。利用显式积分及结果传递技术,在解决了连续破坏过程中结构因构型改变而发生的结构状态的动力突变计算。结合试验现象及数据,从细观的力学层次(应变)上分析了模型试验的连续破坏招致的倒塌原因。研究表明精细的分析可以反映倒塌过程的动力特性。

关键词:倒塌机制;数值仿真;桁梁结构;结果传递技术;显式积分

 钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析 

吕大刚,李雁军,陈志恒

(哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨,150090

摘  要:结构的连续倒塌分析(Progressive Collapse Analysis, PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前土木工程界国内外的热点研究领域。结构的连续倒塌分析主要有线性静力、线性动力、非线性静力和非线性动力四种主要方法,其中,非线性动力分析是最重要的一种方法。与传统的在水平荷载作用下(如地震作用、风荷载)结构的非线性动力分析不同,结构的连续倒塌非线性动力分析主要是依据备用荷载路径原理,假想一个或多个主要承重构件突然失效(通过瞬间移除的方法)所引起的剩余损伤结构在竖向发生的振动所进行的动力分析。本文采用基于备用荷载路径原理的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌。考虑两种构件移除情况:将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除,将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除。分析结果表明:将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除后,结构仅在失效柱以上所有楼层的受损跨内发生破坏,并且失效柱以上同轴线的所有楼层的框架柱均失去承载功能,各层的运动状态也趋于一致,整个结构不发生连续倒塌;将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除时,并不会导致结构的反应相对仅移除底层柱的反应会削弱很多的情况。本文还考虑了构件失效时长对结构连续倒塌的影响,分析表明:当考虑构件的失效时长时,剩余结构的反应量对构件的失效时长很敏感。本文的研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。

关键词:连续倒塌分析,竖向非线性动力分析,备用荷载路径,抗倒塌能力,构件移除,失效时长

 砌体结构抗连续倒塌设计

 林  峰,赵  川

(同济大学建筑工程系,上海,200092

摘要:采用美国规范《建筑抗连续倒塌设计》(UFC 4-023-03)提供的方法,对按我国规范设计的某四层砌体结构的教学楼进行抗连续倒塌设计。结果表明,由于圈梁和构造柱的设置,结构可以满足拉结力法验算要求。而替代荷载路径法的验算没有通过。对于不满足的情况,采用增大结构底层墙厚的方法使得验算得以通过。最后,分析层数、墙间距等参数对结构抗连续倒塌性能的影响。分析表明,砌体结构表现出较明显的“局部破坏难以在水平方向传递”的特点。

关键词:砌体结构;连续性倒塌;拉结法;替代荷载路径法 

斜拉结构各种连续倒塌分析技术的对比 

韩运龙 冯健 蔡建国 王蜂岚

(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096 江苏省预应力工程技术研究中心,南京 210096)

摘  要:自美国“9.11”恐怖袭击事件发生以后,结构的连续性倒塌分析再次成为国内外的研究热点,但现阶段连续倒塌分析主要集中于框架结构,对斜拉结构等含有索的结构体系的研究较少。变换荷载路径法(AP法)作为目前使用最为广泛的结构连续性倒塌分析方法,其在框架结构中的运用已经得到了很好的证明。但是AP法在非框架结构,尤其是斜拉结构中的运用还需要进一步的探索。根据是否考虑结构的动力特性及材料的非线性因素,AP法主要分为线性静力计算、线性动力计算、非线性静力计算和非线性动力计算,共四种计算方法。在框架结构中,几何非线性因素不做特别的强调,但在斜拉结构中需和材料非线性因素同时考虑。本文利用上述四种方法对一斜拉结构进行连续倒塌分析,并对比分析结果。

关键词:连续倒塌;初始状态;斜拉桥;预应力拉索

 新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析 

蔡建国 冯健 王蜂岚 韩运龙

(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096 江苏省预应力工程技术研究中心,南京 210096)

摘  要:以新广州站索拱结构屋盖体系为对象,对大跨度空间结构的连续倒塌分析方法进行了研究。利用基于概念判断的敏感性分析方法分析了单榀索拱结构的重要构件。对整个结构的重要构件及其几何位置分布、整体结构中空间作用的分布情况进行了讨论。采用变换荷载路径法(AP法)对该屋盖结构的抗连续倒塌性能进行了评估,并对比了AP法中线性动力计算和静力计算的结果。分析结果表明:静力计算结果偏于保守;而对于含有预应力拉索的结构体系,应考虑构件意外失效前整体结构的初始状态。新广州站屋盖结构体系具有较好的抗连续倒塌性能,该工程采用的新型空间式索拱结构及巨型桁架是提高该结构体系抗连续倒塌能力的有效措施。索拱中采用的双索设置增加了正常使用情况下换索的可行性。

关键词:连续倒塌;索拱结构;变换荷载路径法;敏感性分析;杆件重要性

 新加坡植物园展览温室拱壳杂交钢结构的防连续倒塌分析 

石永久1,高阳1,王元清1,张昭一2,李国星3

1土木工程安全与耐久教育部重点实验室,清华大学土木工程系,北京 1000842 中国建筑科学研究院深圳分院,深圳 5180573 珠海晶艺玻璃工程有限公司,珠海 519070

摘  要:新加坡植物园展览温室采用拱壳杂交钢结构体系,根据国外相关标准规范,需要对结构进行防连续倒塌计算以检验结构的抗连续倒塌能力。本文采用常用的改变传力路径方法,合理地选取了结构的初始破坏状态以及计算工况,对结构进行了静力分析、特征值屈曲分析及非线性弹塑性全过程分析。结果表明,与完善结构相比,局部失效结构的内力及变形有较大提高,屈曲模态发生明显变化,但该结构在设定的初始破坏情况下不会发生连续倒塌,仍具有一定的整体性和延性,由此可见其具有良好的抗连续倒塌能力。事实上,意外荷载造成的破坏是瞬间的,其本质是一个动力过程。文中仅进行了静力方面的计算,关于动力响应的机理及分析方法仍需要进一步的研究。

关键词:拱壳杂交结构;连续倒塌;改变传力路径法;线弹性静力分析;非线性静力分析 

大跨空间结构连续倒塌分析与控制设计研究进展 

李娜  李爱群

(东南大学土木工程学院,南京,210096(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京,210096

摘  要:    大跨空间结构在广度空间上具有优越的三维受力特性且结构形式灵活多样,因此被广泛应用于各种大型公共建筑领域。虽然空间结构具有较高的冗余特性,但由意外荷载作用造成的局部破坏,也会引发连续倒塌的发生,造成不可估量的灾难性后果,严重威胁公共安全。本文将从典型的大跨空间结构连续倒塌事故着手分析连续倒塌产生的原因,并结合国内外现有的研究成果,对空间结构连续倒塌风险评估、仿真模拟技术、机理分析与控制设计的基本思想、主要设计方法作评述和总结,并进一步提出尚需解决的问题。

关键词:    空间结构,连续倒塌,机理分析,控制设计 

结构连续性倒塌研究的备用荷载路径方法 

闫伸,赵宪忠,陈以一

(同济大学,上海,200092

摘  要:结构体系在偶然事故作用下因发生局部破坏而导致连续性倒塌的现象,得到越来越多的关注。本文就连续性倒塌研究的基本方法—备用荷载路径方法进行了归纳和总结,并对其中分析方法和初始破坏施加方法的选择等核心问题作出评述。

关键词:连续性倒塌;备用荷载路径方法;初始破坏;分析方法;评定准则 

钢结构厂房抗倒塌能力的研究 

李波1,2  郭彦林2  胡少兵1  李晔东1

1. 中国恩菲工程技术有限公司,北京1000382. 清华大学,北京100084

摘  要:  有色冶金工业厂房钢结构体系复杂,具有明显的不规则性,对结构的抗倒塌能力相当不利。介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计规定及方法。采用基于线弹性静力分析的拆除构件法,对典型的有色冶金钢结构厂房的抗倒塌能力进行了研究。结果表明,采取有效措施可增强结构的整体性和承载力储备,增加结构的冗余度和坚固性,显著提高钢结构厂房在事故中的抗倒塌能力。

关键词:     连续性倒塌,有色冶金工业厂房,拆除构件法 

模板工程防倒塌设计与管理现状 

赵挺生1方东平2唐菁菁1丁丽萍1

1.华中科技大学土木工程与力学学院, 2.清华大学建设管理系)

[提要]模板工程是我国工程建设坍塌事故高发的重要分项工程,是现浇混凝土工程施工过程中人员暴露强度大,通常导致群死群伤严重后果的高风险工程。为控制模板工程倒塌风险,本文回顾了我国模板工程管理法规和技术标准发展历程,介绍了国内外模板工程研究现状和建筑防倒塌设计方法,分析了我国模板工程技术设计为基础、构造措施和安全管理监督为保障的防倒塌控制模式。

[关键词]模板工程;结构分析;连续倒塌;设计;管理 

混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法 

叶列平,陆新征,李易,梁益,马一飞

清华大学土木工程系,北京100084

摘  要:介绍了各国规范关于结构抗连续性倒塌的设计目标和有关设计规定。结合按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构的实际情况和抗连续倒塌设计目标,在大量分析研究的基础上,提出了对我国框架结构抗连续性倒塌的概念设计方法、拉结强度设计方法和拆除构件设计法,并给出了有关配筋构造措施。

关键词:框架结构;抗连续性倒塌;拉结强度;拆除构件;配筋构造 

国外RC框架抗连续倒塌设计方法的检验与分析 

梁  益, 陆新征, 李  易, 叶列平

(清华大学土木工程系,清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京 100084

[摘要]建筑结构在意外事件时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40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的连续倒塌设计方法。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,对按照我国现行规范设计的八层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真分析,研究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,并指出了其中存在的一些问题。

[关键词]连续倒塌;混凝土框架;拉结强度法;拆除构件法 

单向张弦梁结构连续倒塌模拟分析

胡帅领,张微敬,张毅刚   

                        (北京工业大学建工学院,北京100124)         

摘  要:   采用LS-DYNA有限元软件,对不同跨度、不同撑杆数的单向张弦梁结构进行局部破坏时的连续倒塌过程模拟分析。为了解空间作用的影响,分析了单榀张弦梁和多榀张弦梁结构移除撑杆、索及柱的倒塌过程。模拟结果表明:按单榀张弦梁分析更易出现倒塌,屋面檩条能够很大程度的提高单向张弦梁的抗连续倒塌能力,屋面檩条与上弦梁的连接为固结时比铰接能更好的提高张弦梁结构的抗连续倒塌能力;撑杆数目增加有利于结构的抗连续倒塌;索的失效会导致单向张弦梁结构发生连续倒塌,边榀索和角柱的失效比中间跨构件的失效更易引发结构连续倒塌。

关键词:     张弦梁结构连续倒塌分析LS-DYNA 轴力放大系数 

莫斯科中国贸易中心工程防止结构连续倒塌设计 

朱炳寅 任庆英  胡北 胡纯炀

(中国建筑设计研究院  北京100044

【提要】建筑抗倒塌问题近年来在欧美国家得到广泛关注。结合莫斯科中国贸易中心工程的防止结构连续倒塌设计,比较了国外一些相关设计规范和标准之间的相互关系,提出满足俄罗斯规范要求的防止连续倒塌设计计算方法,并将其与正常情况下的结构计算进行比较,找出其中带规律性的问题。

【关键词】结构的整体坚固性  构件的需供比  转变途径法  局部抗力增强法 

大跨空间结构重要构件评估实用方法 

王蜂岚 冯健 蔡建国 韩运龙

(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京210096 江苏省预应力工程技术研究中心,南京 210096)

摘  要: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,确定结构的重要构件。文章最后利用本文方法对网架结构以及索拱结构两个算例进行了分析,计算结果表明:本文所给出的方法能够有效地作为大跨空间结构的重要构件的评估方法。该方法解决了现行抗连续性倒塌设计规范中没有明确规定非框架结构移除构件的缺陷,使AP法得到更广泛的应用。

关键词:敏感性分析;杆件重要性;概念分析;变换荷载路径法 

基于Pushover方法的钢筋混凝土框架结构侧向增量倒塌分析

吕大刚,崔双双,陈志恒

(哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江,哈尔滨150090) 

摘  要:历次大地震中人类生命财产所受到的损失主要是由于建筑物的倒塌所致,建筑结构的地震倒塌主要有侧向增量倒塌和竖向连续倒塌两种失效模式,对结构整体的抗侧向倒塌能力进行合理的评估是目前最迫切需要解决的问题之一,也是结构抗地震倒塌设计的基础。本文采用Pushover方法,对钢筋混凝土框架结构整体的抗侧向倒塌能力进行分析,通过结构的失效模式来识别结构的破坏过程,采用结构的延性系数和超强系数来评价结构的抗倒塌能力,考虑了不同侧向力分布形式、梁柱线刚度比、柱端弯矩增大系数(COF)对结构抗倒塌能力的影响。分析结果表明,柱端弯矩增大系数(COF)对结构的侧向倒塌失效模式和整体抗倒塌能力有很大影响,COF越大,结构发生完全梁铰式破坏的趋势越明显,当COF大于2.0时,结构基本上只发生此类倒塌失效模式。研究结果表明,通过Pushover方法对结构进行多种工况下的侧向增量倒塌分析,是对结构整体抗倒塌能力进行合理评估的有效方法。

关键词:抗侧向倒塌能力,失效模式,延性系数,超强系数,柱端弯矩增大系数,Pushover方法 

基于可靠度的钢筋混凝土框架结构最可能倒塌失效模式分析 

吕大刚,宋鹏彦,陈志恒

哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨,150090

摘  要:在建筑结构的抗震设计中,常常希望通过合理的设计,使结构能按预期的强柱弱梁失效模式破坏。最理想的强柱弱梁失效模式是完全梁铰式的破坏,通过梁的塑性变形来耗散地震能量,保证结构在破坏前能够将其塑性潜力发挥出来,在设计中通过提高柱端弯矩增大系数(Column Overdesign Factor, COF),实现强柱弱梁的目的。但是由于各种不确定性的存在,在实际地震中建筑结构能否发生完全梁铰式破坏是不能够准确预知的,汶川大地震中按现行抗震规范设计的建筑结构有的实现了预期的设想,也有大量的建筑物发生了强梁弱柱式破坏,就说明了这一点。本文考虑上层、下层、中间层三类层间失效模式,在三类失效模式极限状态函数的显式表达式基础上,采用结构可靠度理论,研究钢筋混凝土框架结构柱端弯矩增大系数(COF)对地震作用下结构侧向增量倒塌失效模式的影响,并寻求在每一个确定的COF下结构最可能发生的倒塌失效模式。研究了三种失效模式的发生概率与COF的变化关系,给出了三种控制失效模式出现概率与完全梁铰式出现概率的比值,即相对发生概率。算例分析结果表明,当COF较小时,整体结构的失效模式由中层失效模式控制;而当COF大于2.0时,则由上层失效模式控制。本文的研究结果可为罕遇或特大地震作用下结构的抗倒塌设计提供参考。

关键词:倒塌失效模式,最可能失效模式,完全梁铰式破坏,柱端弯矩增大系数,结构可靠度 

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌的地震易损性分析 

吕大刚,于晓辉,陈志恒

(哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨,150090

摘  要:考虑地震动不确定性,利用增量动力分析方法(Incremental dynamic analysis, IDA),分别采用FEMA准则和结构整体动力失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,对钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性进行研究。以一栋五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,分析得到侧向倒塌的地震易损性曲线。通过对侧向倒塌易损性曲线的研究表明:基于FEMA准则的地震易损性分析结果偏于保守,在我国规范的大震作用下,结构倒塌的风险较小。

关键词:地震易损性,倒塌易损性,增量动力分析,整体动力失稳,易损性曲线 

巨型框架结构弹塑性地震反应及抗倒塌分析 

鲍永健1叶献国1,2

1合肥工业大学 土木与水利工程学院,合肥,2300092安徽土木工程结构与材料省级实验室,合肥,230009

摘要:本文建立了钢筋混凝土巨型框架结构有限元模型,对结构进行模态分析和地震作用下弹塑性时程分析,分析地震作用下主框架梁采用不同支撑形式对结构动力特性的影响、主框架梁的作用以及结构的屈服机制,并涉及特大地震下巨型框架结构抗倒塌的分析。分析结果表明:桁架式主框架梁采取交叉撑或人字撑动力性能比较接近,与八字撑形式有较大不同;罕遇地震作用下,主框架梁层对侧移的控制较为明显,巨型框架的侧移呈弯剪型,出铰情况符合总体屈服机制,耗能能力较好;从提高结构抗地震倒塌能力的角度,得出巨型框架结构的合理倒塌破坏机制及设计参考建议。

关键词:钢筋混凝土巨型框架结构;主框架梁;支撑;模态分析;弹塑性时程分析;倒塌 

一种新型的防倒塌结构 

梁兴文 邓明科 马乐为 李艳

(西安建筑科技大学 土木工程学院 西安:710055

摘要:震害经验和试验研究表明,在强震作用下,钢筋混凝土结构的关键部位首先屈服,进而引起整个结构屈服或倒塌。利用PVA-ECC材料准应变硬化和产生多条细密裂缝的性能,基于从根本上提高钢筋混凝土结构抗震性能的理念和目前的经济条件,提出在钢筋混凝土结构的关键部位用ECC材料代替钢筋混凝土,其他部位仍用普通混凝土(包括高强度混凝土),建立了新型防倒塌结构。简述了ECC材料的基本性能和配筋ECC构件的受力特点,指出了新型防倒塌结构需要进一步研究的问题。

关键词:防倒塌结构;ECC材料;应变硬化;损伤容限;细密裂缝 

框架结构抗倒塌体系的构建与抗倒塌单元的提出 

刘艳辉赵世春蔡宏儒许浒

(西南交通大学土木学院,成都,610031

摘  要:依据对“5.12汶川大地震”建筑结构震害的总结和分析,本文提出了“增加构件法”设计原理,即假定某个主要承载构件实效后,预先设置在结构体系中的某种构件开始启用,成为传递竖向荷载的新路径,从而防止结构倒塌;在此基础上,提出了“抗倒塌单元”的概念和特性;针对框架结构体系,提出了抗倒塌单元设计理论需要解决的问题。在不显著增加工程造价的前提下,抗倒塌单元设计理论不仅可以用于新建建筑抗倒塌设计,还可用于即有建筑提高抗倒塌能力的改造设计,具有广阔的应用前景和重要的现实意义。

关键词:框架结构,抗倒塌,增加构件法,抗倒塌单元 

装配式大板结构整体性加固的研究 

蔡宏儒  岳立  刘艳辉  赵世春

(西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;)

摘要:我国60、70年代修建了大量的装配式大板结构,该结构有许多优点,也存在着诸多缺陷,如:连接部位易破坏、缺少多道抗震破坏、易形成连续坍塌等,因此随着国家经济水平的提高,过去建设的装配式大板结构急需采取可靠措施进行处理;本文经对汶川地震中现存实际案例进行了调查,分析了该类结构实际存在的不足,提出了解决的构造措施。

关键词:装配式大板结构;接缝;延性;加固;抗震; 

基于结构形式的建筑物抗地震倒塌能力评价方法研究 

岳立  蔡宏儒  刘艳辉  赵世春

(西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;)

摘要:通过对既有建筑在高烈度地震区域倒塌情况的分类统计及震害原因分析,基于对美国、欧洲和我国有关建筑物抗倒塌规范的研究,提出了抗地震倒塌能力的两种思路:从微观层面看,结构整体承载力和延性、结构体系抗震防线数量、结构屈服机制和屈服过程的控制是单体建筑抗地震倒塌能力的关键因素;从宏观层面看,结构形式则是影响建筑物抗地震倒塌能力的首要因素。为方便普通技术人员快速对现场大量既有建筑的抗地震倒塌能力进行评估,提出了从结构形式角度用简单参数或拟合曲线手段进行抗地震倒塌能力评价的思路和方法。最后,展望了今后在这方面需进一步加强研究的方向。

关键词:抗震;倒塌;因素;结构形式;评价;方法 

汶川地震中文化遗产建筑的震害分析与保护

潘毅1,2,赵世春1,2,余志祥1,刘成清1

1. 西南交通大学土木工程学院,四川 成都 6100312 抗震工程技术四川省重点实验室,四川 成都 610031

摘要:汶川地震不仅造成了大量的人员伤亡和财产损失,而且严重威胁着灾区内的各类文化遗产建筑的安全。在对多处文化遗产建筑震害实际调研的基础上,分析了文化遗产建筑的震害特点,提出了文化遗产建筑的震害评估方法及相应保护措施的建议,希望能为有关部门的管理决策提供参考,并引起技术人员的思考和讨论。

关键词:汶川地震;文化遗产建筑;震害;保护 

多层砌体房屋抗倒塌能力研究

苏启旺,刘艳辉,赵世春

(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031) 

摘 要建筑结构的抗倒塌能力抗震性能化的核心目标,建筑结构需要足够的抗倒塌的安全储备以避免大震或特大地震的倒塌破坏。对于砌体结房屋,我国现行抗震设计主要依赖结构抗震的概念设计和抗震构造措施,主要在限制房屋层数、高宽比和增设圈梁构造柱等措施。尚没有大震抗倒塌定量设计方法和抗地震倒塌能力的定量评价指标。本文首先讨论了砌体结构房屋的设计特点,从汶川地震大量破坏的房屋统计分析中,提出以墙率为指标,建立了墙率与震害的关系,讨论了按现行规范设计的不同抗震设防烈度的多层砌体房屋的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备,提出了有关建议。

关键词:砌体结构;汶川地震;墙率;抗倒塌能力;抗倒塌安全储备 

增量动力分析的IM函数研究 

杨成1,2  赵世春1,2  潘毅1,2  李英民3

1西南交通大学土木工程学院,成都,610031 2.抗震工程技术四川省重点实验室,成都,6100313.重庆大学土木工程学院,重庆,400045

 摘  要:利用SPO得出了结构基本周期随地震作用逐渐变大而延长的基本规律,并得出了增量动力分析中结构随地震作用提高渐进的软化及损伤过程,提出了渐变的增量动力分析IM函数。经与弹性反应谱和Cordova双参数模型比较,使用该函数作为烈度指标对IDA曲线收敛有一定提高.研究结果可应用于基于非线性地震响应分析的结构抗震性能评估。

关键词:非线性分析;地震响应;增量动力分析;烈度量度 

竖向不规则建筑结构抗震性能研究进展及其规范应用 

周靖 赵卫锋

(湘潭大学,湘潭,411105

摘  要:竖向不规则是导致建筑结构地震倒塌破坏的主要原因之一。为提高对竖向不规则结构抗震概念设计的理解,介绍了结构竖向不规则的主要内容及其倒塌破坏的特点、竖向不规则结构地震反应需求的研究进展以及国际上几本建筑设计规范关于结构竖向不规则条款的限定。针对竖向不规则结构目前的研究现状,提出了今后值得进一步研究的方向。

关键词:竖向不规则结构, 抗震性能, 地震反应需求, 建筑抗震规范 

主子耦合系统地震破坏机理分析 

朱丽华1,白国良1,2,李晓文1

1. 西安建筑科技大学土木工程学院,西安 7100552.西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室,西安 710055

摘  要:传统的抗震设计方法将设备系统简化为荷载,这不能准确反映结构与设备的共同作用,为此,有必要将结构系统与设备系统作为主子耦合系统来考虑。根据设备系统在地震作用下的震害现象,研究了设备系统的破坏模式和破坏准则;提出了主子耦合系统的性能水准和性能目标,分析了主子耦合系统的破坏准则;建立了直接空冷结构体系主子耦合的有限元计算模型,进行了非线性时程分析,考察了直接空冷结构体系塑性铰的发展过程,基于数值计算和试验资料提出了直接空冷结构体系主子耦合系统的性能目标,可供结构设计使用。

关键词:主子耦合系统,破坏机理,抗震 

中小学校舍砌体结构钢桁架加固方法研究

廖子建1,*张鹏程1,林树枝1,2,肖伟3

(1.厦门大学建筑与土木工程学院,福建 厦门 3610052. 厦门市建设与管理局,厦门 3610053. 厦门市合道工程设计集团有限公司,厦门361005)

[摘要]本文总结了现有砌体结构加固技术并给出了其适用范围。对既有中小学校舍中抗震能力严重不足的砌体结构,提出了一种利用钢桁架对砌体结构进行加固的方法,该方法通过控制钢桁架层间位移来实现控制整体结构位移的抗震目标。分析表明,钢桁架加固砌体结构方法是经济可行的砌体结构加固新方法。

[关键词] 中小学校舍钢桁架砌体加固方法层间位移 

砖砌古塔结构地震倒塌仿真分析 

侯杰,钱稼茹

(清华大学土木工程系,北京,100084

摘要:砖砌体结构整体性差,容易发生脆性破坏,相对于整体性较好的钢筋混凝土结构,砖砌结构在地震作用下较易倒塌。首先介绍了基于LS-DYNA进行结构倒塌联合仿真的基本思路,然后以某砖砌古塔为研究对象,介绍了结构倒塌计算模型的建立过程,对其在多遇和罕遇地震下的地震反应进行了仿真分析。结果表明,在倒塌分析中宜适当简化几何模型,单元尺度宜综合多种因素确定;精细的本构模型不一定能得到合理的计算结果,宜通过试算确定合理的本构模型;通过缓慢施加重力荷载,可以消除其计算的冲击效应;具有刚度突变的部位(门洞和顶部)比较容易发生破坏;提高砖砌体抗拉强度可有效增强结构抗倒塌能力。

关键词:砖砌古塔,地震倒塌,仿真,LS-DYNA 

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例的分析 

叶列平1,陆新征1,赵世春2,李易1

1.清华大学土木工程系,北京1000842.西南交通大学土木工程系,四川成都610031

摘要:介绍了汶川地震中极震区几组相同场地条件情况下倒塌与未倒塌框架结构的震害案例,并分别采用弹塑性时程分析方法、推覆分析方法和基于IDA结构倒塌储备系数分析方法,对其中两个典型框架结构的抗地震倒塌能力进行了分析研究。在此基础上,结合国外关于结构抗地震倒塌计算方法及其相关研究,分析了影响结构抗倒塌能力的主要影响因素和评价指标。研究结果表明,保证结构的整体承载力储备和变形能力,增加结构的冗余度和整体性,采取有效措施使结构形成合理的屈服机制,充分利用填充墙使框架结构形成双重抗震防线,可显著提高框架结构的抗倒塌能力。最后提出了结构抗地震倒塌需进一步研究的问题。

关键词:汶川地震;框架结构;倒塌;弹塑性分析;结构倒塌储备系数;冗余度;整体性 

基于ABAQUS的钢筋混凝土结构弹塑性时程分析 

潘鹏1,曲哲1,肖明2,周锋3,叶列平1,钱稼茹1

1. 土木工程安全与耐久教育部重点试验室,清华大学土木工程系,北京,1000842. 中国建筑设计研究院,北京,1000843. 奥雅纳工程顾问,香港)

摘要:弹塑性时程分析是罕遇地震作用下建筑结构抗震性能评估与设计的基础。钢与混凝土的滞回本构模型对分析结果有重大影响。通用非线性有限元分析程序ABAQUS以其强大的求解器得到广泛的认可,但ABAQUS中自带的混凝土本构均不能用于或者不适合于模拟混凝土梁单元在往复荷载下的力学行为。因此,本文利用ABAQUS提供的二次开发接口,开发了适于工程应用的钢筋与混凝土材料单轴滞回模型,并将其用于ABAQUS基于截面纤维模型的梁单元,以准确模拟钢筋混凝土梁、柱、支撑等常见杆系构件在动力作用下的滞回行为。本文首先介绍了所采用的几种混凝土与钢筋的滞回模型,然后通过对平面框架计算结果与试验结果进行比较,验证了本文模型的可靠性,最后基于ABAQUS对某高层混凝土框架剪力墙结构进行了弹塑性时程分析,分析中框架部分采用纤维梁单元结合本文提出的材料本构模型,墙和板采用壳单元结合ABAQUS自带的混凝土损伤塑性模型进行模拟。分析结果表明:该高层混凝土框架剪力墙结构在大震下的层间变形满足规范要求,大震下连梁进入屈服状态,底部剪力墙的损伤较为严重,通过在底部加强层设置钢骨可以有效改善剪力墙底部的损伤。

关键字:钢筋混凝土结构,弹塑性时程分析,纤维模型,ABAQUS,二次开发 

某电力平台抗震与抗倒塌分析及改进 

赵作周     刘庆志     钱稼茹

清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京,100084

摘  要:本文采用弹性振型分解反应谱法和线性时程分析法,对某电力平台在多遇地震及罕遇地震下的地震反应进行分析。结果表明,该结构在多遇地震下的承载力及刚度均满足规范要求。在罕遇地震下,该结构无法满足规范要求。通过设置粘滞阻尼器,该结构主要用于承受水平荷载的斜撑内力可降低25%左右。本文还提出了一种电力平台的结构新布置方案,该方案可使得结构在大震作用下的承载力和刚度易于满足规范要求,构件种类减少,施工更加方便,有一定应用前景。

关键词:电力平台线性时程分析粘滞阻尼器结构布置 

不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力研究

施炜,叶列平,陆新征,唐代远

(清华大学土木工程系,清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京100084;)

摘要:建筑结构的抗地震倒塌能力是抗震性能化设计的核心目标。建筑结构需要足够的抗倒塌安全储备,以避免大震或超大震的倒塌破坏。我国现行抗震设计尚缺乏大震抗倒塌定量设计方法和抗地震倒塌能力的定量评价指标。本文运用基于IDA的结构抗倒塌易损性分析,定量评价了按现行规范设计的不同抗震设防烈度多层RC框架结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备,并讨论了轴压比和倒塌机制对结构抗地震倒塌能力的影响,提出了有关建议。

关键词:框架结构;动力增量时程分析;抗震设防烈度;倒塌机制;抗倒塌安全储备 

基于IDA分析的结构抗地震倒塌能力研究 

陆新征,叶列平

清华大学土木工程系,清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京,100084

摘要:结构体系的合理性对提高结构在极端灾害下的抗倒塌能力具有非常关键的作用,但目前尚缺少对结构体系合理性和抗倒塌能力的定量化评价方法。本文以结构抗地震倒塌为例,首先对结构的安全储备进行了讨论,指出结构的安全储备包括构件层次的安全储备和整体结构体系安全储备,并对影响结构体系安全储备的因素进行了分析。而后,为了更好评价整体结构体系的抗地震倒塌安全水平,介绍了近年来国际上趋向采用的基于增量动力分析(IDA)的倒塌储备系数(CMR),并以框架结构为例介绍了用倒塌储备系数衡量整体结构抗倒塌能力的具体方法。 

砌体结构的地震倒塌模拟与分析 

林旭川,陆新征,叶列平

清华大学土木工程系,北京,100084

摘  要:四川汶川地震中大量砌体结构倒塌,造成严重人员伤亡。为研究和预防砌体结构震害,本文通过有限元自体接触算法和生死单元控制实现了纵墙承重砌体结构的倒塌模拟。并通过6个不同算例,对影响砌体结构地震倒塌的各种关键因素,如结构形式、材料强度、构造措施和地震动形式等进行了分析,总结了不同的结构倒塌模式。仿真算例表明,纵墙强度、圈梁、构造柱、廊柱等对结构抗震性能具有重要影响,对于靠近震中的结构,竖向地震的影响不可忽略。本文的研究为深入分析砌体结构倒塌,提高其抗震性能研究提供了参考。

关键词:砌体结构,倒塌模拟,有限元,自体接触,抗震措施 

四层钢框架结构的倒塌分析

潘鹏1,严红1,M. Ohsaki2,张景耀2

(1. 土木工程安全与耐久教育部重点试验室,清华大学土木工程系,北京,100084;2.京都大学建筑与建筑工程系,日本) 

摘  要:对于在日本的E-Defense振动台上进行的四层足尺钢结构框架倒塌试验,开展实验后的数值分析。利用商业有限元分析软件ABAQUS,对梁、柱、板都采用壳单元建模,进行了非线性动力时程分析。将数值模拟的结果与实验结果相比较,研究阻尼和刚度对结构响应的影响。分析结果表明:在大震阶段,有限元分析结果和倒塌试验结果吻合较好;非结构构件引起的刚度和阻尼的变化对数值模拟的精度有重要影响。

关键词:有限元分析,钢框架,地震响应分析,倒塌分析 

单层砖混结构的子结构拟动力试验研究

谭晓晶,吴斌

(哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨,150090) 

摘 要:相比较多层砌体结构,单层砌体结构的抗震性能研究往往不引起人们的重视,本文设计并实现了一个单开间砌体结构足尺模型的子结构拟动力试验,模拟十个相同开间的单层砌体结构在地震作用下的反应,研究该结构在地震作用下的位移反应、破坏过程、破坏形态和极限承载力,并给出结构的位移时程曲线和滞回性能曲线。试验结果表明,增设抗震构造措施的单层砌体结构具有非常强的抗震性能,远远超过“大震不倒”的设防目标。对于村镇单层房屋建设来说,可以适当减少这些抗震构造措施,在保证结构一定抗震能力的前提下,降低建房成本。

关键字:单层砌体结构;足尺模型;子结构拟动力试验;抗震性能 

基于宏观模型的剪力墙静力弹塑性分析 

王晓楠1,苗启松2,李文峰2,吴徽1

1 北京建筑工程学院,北京1000442 北京市建筑设计研究院, 北京 100045

摘要:针对PERFORM-3D软件和宏观剪力墙单元模型提出了不同种类的单片剪力墙的建模方法和取参方法。尤其是对纤维墙元模型中的非线性剪切材料的本构关系,提出了建议的取参公式。并通过对多种不同类型的单片剪力墙的pushover分析结果与试验结果的对比,验证该方法的可行性。

关键词:PERFORM-3D 纤维墙元模型非线性剪切材料 

SRC柱-钢梁节点抗震性能有限元分析 

司建超[1],吴徽[1],徐斌[2]

1北京建筑工程学院,北京,100044  2北京建筑设计研究院,北京,100045

摘要:本文利用ABAQUS有限元分析软件,对已有SRC柱-钢梁节点试验进行了有限元分析,并将分析结果与试验结果进行了对比,验证了参数选取的正确性,进一步分析了6个配箍率不同的SRC柱-钢梁节点在高轴压比下的抗震性能。

关键词:SRC柱-钢梁节点;有限元分析;塑性损伤模型;配箍率 

配置预应力高强钢绞线混凝土柱抗震性能试验研究 

张鑫1  岳庆霞1梁汝鸣1叶列平2

1 山东建筑大学,济南,2501012 清华大学,北京 100084

摘要:在高强地震作用下,框架柱端难免出现塑性铰,而且钢筋混凝土柱过大的侧移也会导致修复困难,研究发现通过在柱中配置无粘结高强钢绞线,利用高强钢绞线的高弹性恢复性能可以减小钢筋混凝土柱震后的残余变形,但对配置高强钢绞线的混凝土柱的抗震性能还缺少系统的研究。本文对5根钢筋混凝土柱试件进行了拟静力试验,包括普通混凝土框架柱、有粘结预应力及无粘结预应力混凝土框架柱,主要对比配置高强钢绞线框架柱与普通框架柱在承载能力、耗能能力、延性以及残余变形等抗震性能的方面的不同。研究结果发现,配置高强钢绞线的柱的延性及抗剪强度明显提高,残余变形减小,而由于混凝土开裂及普通钢筋的屈服耗能,构件的整体耗能能力未见太大削弱。

关键词:高强钢绞线,混凝土柱,抗震性能,残余变形 

交叉支撑压杆计算长度合理取值及滞回曲线模拟 

赵作周     刘庆志     钱稼茹

清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京,100084

摘  要:针对国内目前交叉支撑的工程设计现状,本文根据国外相关理论分析与试验结果,进一步分析了交叉支撑中压杆计算长度的合理取值,建议当交叉点有可靠连接时,应考虑拉杆对压杆的约束作用,压杆平面内外的计算长度系数均可取0.5。基于以上分析,根据国外学者的试验结果,本文还提出了一种模拟交叉支撑滞回曲线的等代方法。

关键词:交叉支撑;计算长度系数;滞回曲线;等代方法 

爆炸冲击荷载作用下防止建筑结构连续性倒塌设计方法概述 

刘春霖1,3, 李国强2,3, 孙建运1,陈素文2,3,周健4

1.新加坡凯斯防护科技集团 新加坡 159361 2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092 3.同济大学土木工程学院上海20092 4.华东建筑设计研究院,上海200002

摘  要:   恐怖袭击的主要手段之一是背包炸弹和汽车炸弹,当爆炸源距离建筑结构较近时,会产生超压和冲量都非常大的爆炸冲击波荷载。在近距离爆炸冲击波荷载作用下,混凝土材料非常容易发生脆性断裂破坏,钢结构构件会发生非常大的局部变形,从而降低钢筋混凝土结构和钢结构构件的承载力,造成整个构件的破坏,甚至是整体结构的连续性倒塌。在爆炸冲击荷载作用下,建筑结构的连续性倒塌会造成大量人员伤亡,所以提高建筑结构抵恐怖袭击的主要任务是提高建筑结构抵抗爆炸冲击波荷载作用下连续性倒塌的能力。本文首先回顾了国内外在爆炸恐怖袭击作用下建筑结构连续性倒塌破坏的案例和关于建筑结构抵抗连续性倒塌破坏的设计规程及指南,然后介绍了提高建筑结构抵抗爆炸恐怖袭击作用下连续性倒塌的设计方法,最后通过结合国内外案例介绍了提高建筑结构抵抗爆炸冲击荷载作用下连续性倒塌设计方法的应用。

关键词:恐怖袭击,爆炸冲击荷载,钢结构,钢筋混凝土结构,连续性倒塌   

燃气爆炸对结构破坏的分析 

刘运林1,2  叶献国

(合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽建筑工业学院,安徽合肥 23009

摘要:随着天然气使用的越来越普及,燃气爆炸在国内外时有发生且造成人员伤亡和财产损失。经过网上收集和亲临现场收集的资料,文中列举了国内一些典型的爆炸事故。结合爆炸案例及相关文献,指出了燃气爆炸引起的结构破坏特点及一些防治对策,重点对砌体结构构造柱和圈梁提出了一些建议,希望能够形成弱框架体系,形成砌体结构的第二道防线,防止砌体结构的连续倒塌。

关键词:燃气爆炸,弱框架体系,连续倒塌 

船舶撞击对长大桥梁下部结构力学性能的影响 

丁泓力  宋波  胡旭军

(北京科技大学土木与环境工程学院,北京 10083

摘要:本文利用LS-DYNA软件对船舶和桥梁碰撞作用的动力全过程进行了模拟,基于三桥地区通航船舶的吨位及速度,计算了不同船舶吨位、不同撞击速度情况下的最大撞击力,并将仿真模拟的计算结果与AASHTO规范、欧洲规范、我国《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1-99)及《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)的计算结果进行比较研究,同时仿真模拟了常用船舶以通常速度撞击桥墩上部结构的动力响应,为以后的桥墩船撞力设计提供参考。

关键词:桥墩,船舶,撞击力,有限元分析 

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌数值模拟分析 

阎石1齐宝欣1、2韩扬3李晓杰2

1沈阳建筑大学土木工程学院,沈阳 辽宁,1001682大连理工大学建设工程学部,大连 辽宁,1160243中煤国际工程集团沈阳设计研究院,沈阳 辽宁,100011

摘  要:以按照我国现行钢结构设计规范设计的某六层钢框架结构为对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行动力响应和连续倒塌数值模拟分析。分析时考虑爆炸发生在室内,并分别考虑爆炸荷载作用时间和荷载峰值两个主要参数对结构动力响应和倒塌机制的影响,得出钢框架结构在给定爆炸荷载作用下发生连续倒塌时内力、变形及其它变量的变化规律。结果表明:在爆炸荷载作用下,钢框架结构变形具有一定的局部性和传递性;爆炸区域中的柱首先出现大变形及较大塑性应变,导致连接该柱的梁产生弯曲破坏,最后在横梁和立柱端部达到材料失效应变而断裂,其他部位受到的影响则是很小;爆炸部位出现构件失效现象后,剩余的结构会在竖向荷载作用下发生连续倒塌。

关键词:钢框架结构,爆炸荷载,连续倒塌,数值模拟,应变率效应 

火灾下钢框架结构四阶段损伤评定方法

杨  帆1,钱稼茹1,张微敬2

(1. 清华大学土木工程系,北京100084;2. 北京工业大学土建学院,北京100022) 

摘  要:为对火灾下钢框架结构的损伤及倒塌进行评估,提出了基于构件和结构承载力的四阶段损伤评定方法。应用模型计算,对不同竖向荷载下各着火房间的各阶段损伤指标进行标定。结果表明:四阶段损伤评定方法可以有效标定钢框架结构在火灾过程中的损伤情况,得到不同竖向荷载下不同房间着火时结构的损伤状态;应用此方法可对钢框架结构火灾时的损伤及倒塌进行实时评估,并对着火结构入内扑救的安全性进行评估和预测。

关键词:钢框架结构,火灾,四阶段损伤评定方法,入内扑救 

基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析 

陈适才 陆新征 任爱珠 江见鲸

(清华大学土木工程系,北京,100084

摘要:为分析和模拟多层混凝土框架结构在火灾下的反应及其破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。此单元模型将构件截面划分成多个纤维,可以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问题。为验证模型的准确性,对单层混凝土框架进行了火灾反应分析,并与具体的试验结果进行了比较。最后,对一多层框架进行了火灾反应分析,并比较了不同火灾场景的结果,分析了其反应规律以及破坏过程。

关键词:火灾反应;纤维模型;梁单元;倒塌;多层框架 

火灾下空间混凝土框架结构的反应分析与模拟 

陈适才,任爱珠,陆新征

(清华大学土木工程系,北京 100084

摘要:本文根据作者开发的并经过试验验证的纤维梁单元模型以及分层壳单元模型,通过考虑他们之间的协调关系,建立考虑楼板的空间混凝土框架结构火灾反应数值模型,并通过作者开发的火灾反应分析系统RCFire,实现了火灾下整体结构火灾反应的分析过程。纤维梁单元模型以及分层壳单元模型都通过在截面上进行细分,从而考虑了不均匀温度场以及材料非线性的影响。论文还对一具体框架的火灾反应进行了分析,探讨了整体结构火灾反应规律,从而为结构设计人员提高建筑结构的火灾安全提供了参考依据。

关键词:火灾反应;空间混凝土框架;单元模型;数值模拟