强震作用下混凝土框架结构倒塌过程的数值分析

本文引入机械铰概念解释了钢筋混凝土杆件在地震作用下的失效过程，继而建立了以楼层为基本单位的强梁弱柱型框架结构的倒塌分析模型。并将离散单元法的中心算法一动态松弛法运用到结构倒塌分析模型中，成功地模拟了钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌全过程反应。     

框架结构在地震作用下倒塌的离散单元法仿真分析

本文建立了适合框架结构倒塌分析的离散单元模型,并且研究了模型的破坏准则、阻尼等参数确定方法。对框架结构在地震作用下的倒塌全过程进行了数值分析和可视化仿真模拟。算例表明,本文方法是有效的,可以较正确地分析剪切型框架结构的倒塌破坏过程。     

强震作用下砌体结构倒塌过程仿真分析

四川汶川地震中大量砌体房屋倒塌,造成巨大人员伤亡。为研究和预防砌体结构震害,本文概述了多层砌体房屋的主要震害特点,研究了砌体结构地震倒塌分析方法、失效单元与结构倒塌等关键技术问题。利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了砌体结构的倒塌过程。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,为提高砌体结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑。     

钢筋混凝土框架结构强震连续倒塌破坏分析

为研究结构在强震作用下的连续倒塌机制,提高建筑抗震性能,对10层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌模拟,得到其破坏起始点和传递路径并与实际震灾进行对比。研究发现:框架结构设计时应重点加强潜在破坏起始点和传递路径上的抗震能力。强柱弱梁结构真正起到增加结构延性的常是底部几层梁,当其达到耗能极限,底柱便开始破坏,易导致结构整体倒塌。研究结构对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌设计具有参考价值。     

抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构的初步研究

从抗倒塌角度出发,提出了柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构的设想。通过对比该框架结构和常规框架结构的设计过程,并分别进行pushover分析,初步比较了二者的经济性以及弹塑性地震响应。研究结果表明:(1)通过滑移释放部分框架柱的柱顶内力,可以在造价略微增加的情况下,使结构具有更好的抗倒塌能力。(2)结构总层数较少时,柱顶部分滑移框架结构的造价增加比例相对更小。     

小震作用下钢筋混凝土框架结构失效相关性分析

本文通过大量的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ随机模拟分析,指出在小震下ＲＣ框架结构截面约束的失效统计相关性服从于“失效独立性假设”,并通过算例分析和相关系数比较验证了这一结论。     

强震持时对钢筋混凝土结构地震累积破坏的影响

本文在计算模型中考虑了钢筋混凝土结构的低周疲劳性能,建立了一种以退化刚度比作为破坏参数的地震破坏评估模型,此模型不仅能够反映大变形破坏,而且也能反映累积损伤效应。在此基础上,文中还研究了强震持时对钢筋混凝土结构累积破坏的影响。结果表明:对于中强长持时地震,低周疲劳效应十分明显地增大了结构的破坏程度,而且强震动持时对结构的累积破坏与结构的非线性变形的低周疲劳效应关系密切。     

钢筋混凝土建筑抗倒塌设计

建筑抗倒塌问题近年来在欧美国家得到广泛关注，并颁布了相关的设计规范和标准。我国还没有制定有关建筑抗倒塌方面的规范和标准。本文提出一种基于建筑危险性的钢筋混凝土建筑抗倒塌设计方法。该方法将钢筋混凝土建筑分为四类，通过设置拉杆连接系统和Alternate Path设计提高建筑抗倒塌能力。     

基于构件拆除法的RC框架结构动力反应和抗倒塌能力分析

目前,地震及爆炸荷载下的结构连续倒塌问题已成为土木工程领域研究的热点。本文首先简要介绍了国内外有关连续倒塌问题的研究现状和规范制定情况,然后基于OpenSees模拟平台,对一钢筋混凝土框架结构进行了拆除柱构件的动力分析。计算结果表明:拆除边柱比拆除内柱对结构的倒塌危险性要大,楼板对拆除构件后结构的动力反应有一定的减小作用。依据美国公共事务管理局(GSA)的倒塌规范,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析对结构抗连续倒塌能力进行了研究。分析结果表明:楼板在一定程度上可提高结构抗连续倒塌能力;动力放大系数(DAF)随结构进入塑性而逐渐增大;由静力非线性分析曲线得到的结构抗连续倒塌能力曲线与竖向增量动力分析曲线吻合较好。     

预应力框架结构在强震作用下的抗震性能研究

随着《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）中极罕遇地震作用概念的提出,有必要对按我国现设计规范的预应力混凝土（PC）框架结构在极罕遇地震作用下的抗震性能进行深入研究。为此,依据我国现规范设计了6榀不同梁截面尺寸、不同抗震等级的PC框架,在OpenSees中对其建立数值模型并对模型的适用性进行验证,然后分别对其进行静力弹塑性分析和基于IDA的易损性分析。研究表明：在罕遇,极罕遇地震作用下,各结构的最大层间位移角均能满足现规范1/50的限值要求,但容易出现“强梁弱柱”的破坏机制;结构的倒塌失效概率均较小,满足“大震不倒”的抗震设防要求;其中抗震等级为三级的PC框架抗震性能最好,具有较高的抗震能力储备;同时,在保证结构具有足够的抗震能力条件下,适当减小框架梁的截面尺寸,能较好地改善结构的破坏机制。     

多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌仿真分析

为了提高钢筋混凝土建筑结构的抗震性能,分析多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌能力,结合钢筋混凝土建筑结构特性、节点构造特点以及其在多维地震作用下的破坏机理,采用离散单元法建立结构连续倒塌的理论模型,对建筑结构连续倒塌过程进行数值模拟。基于数值模拟化结果,通过备用荷载路径法,实现建筑结构的抗连续倒塌分析。仿真实验结果得出,所提方法能实现对建筑结构抗连续倒塌的准确分析,且在多维地震作用下建筑结构扭转的幅度明显变大,结构顶层位移发散状态显著,不同楼层会产生不同的层间位移以及薄弱部位,建筑结构的抗连续倒塌性能随着失效构件位置的提升而增强。     

钢筋混凝土结构倒塌分析的前沿研究

结构倒塌分析主要涉及三个难点，即不连续位移场的描述、接触碰撞分析以及结构倒塌过程中大位移、大转动的描述。本文就国内外研究现状针对结构倒竭的评定标准以及上述三个难点做出评述，同时介绍了作者近期工作，并对今后研究工作做了展望，以供参考。     

钢筋混凝土框架结构地震破坏的研究

本文对钢筋混凝土框架的地震破坏进行了计算机模拟试验研究，指出了破坏过程中结构瞬态动力特性的变化特征，研究了影响瞬态动力特性的若干因素，明晰了结构整体耗能能力的大小与结构周期的延长之间的关系。作者认为结构瞬态动力特性和地震动的特性是影响结构破坏过程的主要因素，指出结构地震破坏模拟具有广阔的应用前景。     

C F RP加固震损钢筋混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力分析

首先介绍了CFRP加固受损钢筋混凝土柱的数值模拟方法,通过OpenSees软件进行了建模分析,数值模拟结果与试验结果的对比验证了该数值模型的有效性;其次,对一6层钢筋混凝土框架以受极罕遇地震影响进行预损,采用损伤指数和折减系数的方法建立震损钢筋混凝土框架的分析模型,并选择5种不同的CFRP加固方案对其进行加固;最后,对CFRP加固的震损RC框架进行增量动力分析。定量的评价了CFRP加固震损RC框架的抗整体性倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明:CFRP加固能有效提高震损钢筋混凝土框架结构的抗震性能。加固部位的选择对加固效果的影响很大,在所选用的5种CFRP加固方案中,对底层及第2层的梁柱进行加固的方案对提高震损钢筋混凝土框架的抗整体性倒塌能力效果最佳。     

钢筋混凝土框架结构地震破坏的计算机模拟方法

本文提出了对钢筋混凝土框架结构地震破坏进行计算机模拟的方法，在模拟的过程中，作者建立了破坏单元以及单元破坏准则，导出了切合实际的结构倒塌的判定方法，开发了计算机机动模型的自动生成和分析技术以及可视化模拟技术，为研究钢筋混凝土框架结构破坏过程提供了一个有效的方法。     

钢筋混凝土框架结构计算机仿真与并行计算

介绍了钢筋混凝土框架结构计算机仿真和并行计算的研究现状。数值仿真主要采用有限元、离散元等数学物理模型,而可视化技术及图形仿真基于图形学和图像处理技术,是驾驭计算过程及理解大体积数据的唯一有效途径。有限元并行计算有SBS、EBE两种策略,非线性求解有直接与迭代解法,动力时程分析有显式、隐式和精细时程积分法。最后介绍了并行计算在钢筋混凝土结构分析中的应用。     

竖向不规则框架结构连续性倒塌分析

国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行了基于非线性静力Pushdown方法的抗连续性倒塌研究。分别研究了拆除同一结构中不同部位构件、不同层数塔楼结构中相同部位构件后剩余结构的承载力变化情况,研究结果表明：拆除竖向承重柱后的剩余结构承载力,随着上部塔楼层数的增加以及拆柱位置的上升而出现不同程度的降低;加强裙楼顶部水平向承重构件,可以使塔楼底部构件破坏后的剩余结构更好地发挥悬链线机制,并防止剩余结构发生无明显征兆的连续性倒塌。     

钢筋混凝土建筑结构的抗地震破坏倒塌能力评估研究

在地震作用下钢筋混凝土建筑结构出现破坏倒塌为地震灾害中的关键,有效评估建筑结构抗地震破坏倒塌能力是建筑结构设计的前提,也是当前建筑结构提高抗震性能与加固的依据。提出变形指标极值、失效判断标准以及钢筋混凝土建筑结构倒塌极限状态判断标准,据此获取倒塌储备系数、倒塌易损性、结构整体超强系数、结构整体延性系数等评估标准。采用Pushover分析法选择相应地震波。依据梁柱线刚比对建筑结构抗倒塌能力的影响,以及柱端弯矩增加系数对建筑结构抗地震破坏倒塌能力的影响,对建筑结构易损性进行分析。结果表明:等跨建筑结构抗地震破坏倒塌能力更强;建筑结构底层是薄弱层,COF值越高,结构越容易倒塌。     

长持时地震作用下多层框架结构的抗倒塌性能评估

依据"等效频谱"的原则筛选出86组频谱匹配的长持时和短持时强震记录,建立了考虑结构强度刚度退化和P-Δ效应的精细化结构模型。通过IDA分析和易损性分析,系统评估了长持时和短持时地震作用下框架结构的平均抗倒塌能力。结果表明:在地震振幅和频谱接近的条件下,传统选择的短持时地震记录会明显高估结构的抗倒塌能力;同时持时不仅对结构的累计损伤有影响,而且对结构的峰值变形(如最大层间位移角)也会产生不可忽略的影响。