地震累积破坏对结构薄弱层位置的影响

基于考虑结构低周疲劳特性的“等效延性破坏准则”，研究地震累积破坏对各类结构薄弱层位置的影响，并给出相应的抗倒塌验算法。     

钢筋混凝土抗震框架倒塌分析

基于最大变形和累积耗能线性组合的双重破坏准则及破坏指标,对单自由度结构进行了倒塌分析．并将Ｑ模型法引入框架的倒塌分析,通过与模型试验结果对比表明,用等效单自由度体系代替多自由度体系进行能量时程分析是简便可行的．     

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析

为研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的侧向倒塌易损性,采用多地震动增量动力分析方法,用FEMA准则和结构有限元计算失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,分析得到一栋5层3跨钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性曲线.结果表明:FEMA准则对结构侧向倒塌定义偏于保守.在大震作用下,结构倒塌风险较小.     

钢筋混凝土抗震框架连续倒塌行为分析

以某抗震设防框架为研究对象,采用S A P2000有限元软件,依次拆除底层纵向边柱、横向边柱、角柱和内柱,研究抗震框架的倒塌破坏行为。以做功平衡原理建立了柱失效处梁配筋调整计算公式,并进行了配筋调整设计。结果表明：7度和8度抗震设防的框架结构仍会发生连续性倒塌,但是抗倒塌能力随着设防等级的提高而提高,抗震设计不能够完全替代抗倒塌设计;柱失效导致结构发生连续坍塌破坏的危险性由小到大依次为内柱、横向边柱、纵向边柱、角柱;梁铰机制在结构抗倒塌中的作用尤其重要,倒塌破坏时以梁的弯曲破坏为主,剪切破坏较少出现;线弹性静力分析计算的供需比最大值一般出现在失效柱上一层的相邻梁上,而非线性静力分析的最大破坏出现在与失效柱相连的梁上,但是二者对结构可能的失效位置判断基本一致。     

汶川大地震钢筋混凝土框架结构震害调查

通过对四川汶川地震灾区钢筋混凝土框架结构建筑物震后破坏形态的调研,可将破坏形态分为结构性损害和非结构性损害两类。结构性损害又可分为倒塌、框架底层破坏、局部垮塌、柱端破坏、错层短柱破坏、柱子中间破坏以及鞭稍效应和施工不良引起的破坏。框架柱柱端在地震作用下出现塑性铰是框架破坏、垮塌和倾斜的主要原因。非结构破坏主要包括围护结构和填充墙的开裂、错位和倒塌。增设拉接筋、构造柱和水平系梁等措施可有效防止非结构破坏。     

汶川大地震钢筋混凝土框架结构震害调查

通过对四川汶川地震灾区钢筋混凝土框架结构建筑物震后破坏形态的调研,可将破坏形态分为结构性损害和非结构性损害两类。结构性损害又可分为倒塌、框架底层破坏、局部垮塌、柱端破坏、错层短柱破坏、柱子中间破坏以及鞭稍效应和施工不良引起的破坏。框架柱柱端在地震作用下出现塑性铰是框架破坏、垮塌和倾斜的主要原因。非结构破坏主要包括围护结构和填充墙的开裂、错位和倒塌。增设拉接筋、构造柱和水平系梁等措施可有效防止非结构破坏。     

边柱失效后RC板柱结构连续倒塌性能试验研究

制作了2个缩尺比例为1/3.5的单层1×2跨的RC板柱子结构试件,对其开展了边柱失效情况下的静力倒塌试验,研究其倒塌破坏模式和破坏机理等连续倒塌性能,探讨混凝土板底配置斜向构造钢筋对RC板柱结构连续倒塌性能的影响。试验结果表明：在失效柱节点区发生冲切破坏后,相邻角柱和边柱的节点区域先后发生弯剪破坏;加载过程中混凝土板顶面和底面分别形成了以失效柱为中心的弧形裂缝分布和放射型裂缝分布;由失效柱承担的荷载在剩余结构中主要沿楼盖板的短跨向相邻柱传递;与未配置板底斜向构造钢筋的试件相比,配置板底斜向构造钢筋试件的开裂荷载、第1个峰值荷载和极限抗倒塌承载力分别提高了78.3%、32.3%和50.7%;布置斜向板底构造钢筋的试件在倒塌过程中荷载动力增大系数（DIF）的最大值和波动幅度均明显减小。分析可知,拉膜效应是板柱结构中一种重要的抗倒塌工作机制;在对边柱失效情况下的板柱结构开展静力倒塌分析时荷载动力增大系数（DIF）的取值既不应小于1.16,也不应大于2.0;配置板底斜向构造钢筋可以作为提高RC板柱结构薄弱区域抗连续倒塌性能的一种有效构造措施。最后,基于试验提出了边柱失效情况下板柱结构的抗倒塌承载力计算模型,计算值与试验值的对比表明该计算模型可用于对边柱失效情况下板柱结构抗倒塌承载力的评估。     

机械铰的量化准则及其在倒塌分析中的应用

为了评估建筑结构的抗倒塌能力,在机械铰理论的基础上,提出了机械铰的量化准则,进行了框架节点的数值模拟,并与节点的试验结果进行对比和验证,最后建立了基于机械铰的结构倒塌判定准则,并对某二层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。研究结果表明,相比于塑性铰的倒塌判定准则,基于机械铰的倒塌判定准则更接近于结构的真实倒塌极限,可以更真实地模拟结构的抗倒塌能力。     

建筑物裂缝初步分析

建筑物的破坏往往始于裂缝的出现和发展，因此必须研究裂缝的原因及危险性，砼及砌体抗压强度高，抗拉强度很低，极限拉应变约为0．0002－0．0005，危险截面是脆性破坏，因此裂缝的出现和开展是危险的，通过对裂缝的观察分析，及时采取措施，倒塌是可以避免的，可使损失，破坏减小到最减小程度。     

Levy型劲性支撑穹顶结构连续倒塌分析

劲性支撑穹顶结构在遭受意外冲击时,可能发生连续倒塌,造成财产损失,甚至人员伤亡,因此分析其连续倒塌性能十分必要。依据Levy型劲性支撑穹顶结构的特点,给出了杆件阀值系数及其计算公式,提出了连续倒塌判别准则及倒塌类型。提出了基于响应差值的损伤系数,给出了杆件重要性系数。依据杆件重要性系数对Levy型劲性支撑穹顶结构的杆件重要性进行计算并排序。基于连续倒塌判别准则和杆件重要性分析结果,提出了连续倒塌分析方法和流程,分析了结构的连续倒塌性能,讨论矢跨比、初始预应力对连续倒塌性能的影响。给出了劲性支撑穹顶结构抗连续倒塌的方法。研究表明：Levy型劲性支撑穹顶结构的连续倒塌类型分为无倒塌、局部倒塌和整体倒塌。结构外环杆重要性系数最大,其次是内环杆。外环杆、内环杆和节点发生破坏,结构将发生连续倒塌,其它杆件破坏结构不会发生倒塌。矢跨比越小、初始预应力越大,杆件的重要性越小。可加强节点和环向杆件根数提高结构的抗连续倒塌能力。     

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析

结合美国GSA规范,采用显式有限元软件LS-DYNA,建议了一套完整的爆炸激励下结构倒塌数值计算分析方法,并对一栋4层钢框架结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌过程进行了仿真分析,研究了钢框架结构的连续倒塌机制、各结构构件的破坏形式和受力状态.本文建议的方法可以较为真实、准确地模拟结构在爆炸激励下的倒塌全过程.进一步的研究还发现:当部分结构构件被炸坏后,结构倒塌过程中,悬链线机制对结构的倒塌形式和构件的渐进破坏形式产生很大影响;悬链线拉力直接或间接导致了结构构件的局部翘曲和整体塑性失稳.     

RC框架结构合理破坏机制的实现

为使RC框架结构在强震中有效形成合理的破坏机制,提高其抗震性能,采用OpenSees平台模拟变轴力柱弯曲性能和结构反应下降段的基于柔度法纤维模型,考虑楼板及板筋、结构超强、内力重分布等影响因素,对按现行规范设计的各设防烈度区6层规则框架进行非线性Pushover分析,考察了我国抗震规范中强柱弱梁措施的有效性及控制效果的影响因素,与汶川地震震害现象进行对比,并通过算例分析探讨了实现以梁铰为主的合理破坏机制的有效措施.分析结果表明:大震下6度区框架出铰较少,7度、8度区框架以柱铰为主,并出现了层侧移机构,结构抗震能力不足,与震害现象基本相符9,度区形成了以梁铰为主的梁柱铰机构.现行规范措施除9度区以外均不能实现框架结构预期的破坏机制,提高强柱弱梁系数、减小轴压比和提高小震设计地震力等措施可有效避免柱铰机制.     

Application of vulnerability analysis in structural capacity assessment and enhancement

This paper presents a structural vulnerability analysis method based on the theory of plastic limit analysis.By applying the mechanism generation method,the ultimate loading factor and the corresponding failure mode of a structural system can be obtained.The ultimate loading factor was then used to measure the performance of a structural system.The variation of this factor to different damage scenarios due to vehicle collision was investigated.To illustrate the proposed method,two cases study on statically determinate and statically indeterminate truss bridge were performed.The results of the case study showed that the susceptibility of structure performance to local damage scenarios not only depends on the location but also the severity of the damage scenarios.Based on this analysis,structural capacity can be evaluated and structural management and maintenance strategy can be made more efficiently.     

钢框架结构连续倒塌分析模型及应用

采用集中塑性铰模型模拟构件的材料非线性特征,建立平面钢框架结构的非线性倒塌模型,对某平面钢框结构分别进行了线弹性及非线性的连续倒塌分析,并将两者的计算结果进行了比较.结果表明,线弹性分析可以利用DC指标判定结构中的最薄弱部位,非线性方法可得到坍塌时结构的所有破坏部位,并可确定最终的坍塌破坏范围.     

基于塑性极限状态的结构易损性分析

为揭示结构体系存在的弱点,研究局部损伤的敏感性对结构性能的影响,提出基于塑性极限分析的结构易损性分析方法,以桁架结构为对象,将结构极限承载能力作为结构性能参数,利用机构生成方法得到结构体系的极限荷载乘子及相应的失效模式.在给定结构性能需求的前提下,可以根据极限荷载乘子随不同损伤场景的损伤程度变化,得到特定荷载模式下的最易损损伤场景.算例分析结果表明:结构性能随构件损伤程度的加大而降低;由于结构拓扑构成的变化以及内力重分配的影响,结构主导失效模式因构件破坏程度的不同而改变.失效模式中所涉及的构件都是影响结构性能的关键构件,因此可以为结构的设计、监测与维护提供参考.     

板-柱结构抗震性能研究

目的研究板-柱结构的抗震性能,推广其在抗震区应用.方法采用三维实体单元建模,对柱网及柱截面尺寸相同的板-柱结构及框架结构进行pushover分析及非线性时程分析.结果通过pushover分析,得到了结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及能力曲线,构造了弹塑性反应谱并以此求出结构的目标位移,研究了结构的出铰机制,对比了各加载阶段的结构响应;通过非线性时程分析,给出了结构的基底剪力及顶点侧移时程曲线,塑性铰出铰及能量耗散情况,并将不同地震波激励下的结构侧移与pushover分析结果进行了对比.结论设计合理的板-柱结构可用于Ⅱ类场地7度抗震设防区.     

考虑损伤累积的圆钢管本构模型力学行为特点与数值分析

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl-Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究了单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明：Prandtl-Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P-R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带;损伤累积效应一方面会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程,另一方面也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。     

Numerical analysis of seepage flow characteristic of collapse column under the influence of mining

Based on the importance of fractured rock mass seepage research, in order to analyze seepage flow characteristics of collapse column under the influence of mining, a method by embedding fractured rock mass flow solid coupling relationship into FLAC^3D internal flow models is presented according to fluid–solid coupling theory and strength criterion. A calculation model of numerical analysis was established, and the influences of mining pressure and plastic damage to pore water pressure and seepage vector change rule were studied. The results show that collapse column is the main channel of confined water seepage upward. The impact is not big when the workface is away from the collapse column. But when the workface is nearing a collapse column, there will be a seepage channel on a side near the workface, in which seepage vector and head are comparatively large. With workface pushing through collapse column, the seepage channel transfers to the other side of the column. In addition, when the plastic damage area within the collapse column breaks through, a “pipeline flow” will be formed within the column, and seepage field will change remarkably and the possibility of water bursting will be greater.