2009爆炸荷载作用下框架结构的连续倒塌机理分析_阎石

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多层钢框架连续倒塌动力效应分析

多层钢框架连续倒塌动力效应分析第２期钱稼茹等：多层钢框架连续倒塌动力效应分析１３４．３．２动力放大系数．由分析结果可知，无论ＤＣＲ取何值，各柱列沿竖向动力放大系数基本不变。

部分ＤＣＲ对应的各柱列动力放大系数如图ｌ，０一图１２所示，图中横轴１、Ａ分别代表轴线①、④，其余类推。

由分析结果可以得出：（１）当ＤＣＲ≤ｏ．５时，各柱列动力放大系数基本不变。

当柱Ｃｌ失效时，除了含失效构件的柱列Ａ１及与其相邻的柱列Ａ２、Ｂ１外，角柱柱列Ａ４、Ｄｌ、Ｄ４动力放大效应也较显著；当柱Ｃ２失效时，含失效构件的柱列Ａ２动力放大系数最大，与其相邻的柱列Ａｌ、Ａ３及Ｂ２动力放大系数其次，其余柱列动力放大系数接近于１，即动力放大效应不显著；当柱Ｃ３失效时，含失效构件的柱列Ｂ２动力放大系数最大，与其相邻的柱列Ａ２、Ｂ１、Ｂ３及Ｃ２动力放大系数其次，其余柱列放大系数接近于１，即动力放大效应不显著。

图１０柱Ｃ１失效时各柱列动力放大系数ｏｆｃｏｌｕｍｎｌｉｎｅｓｄｕｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｏｆｃｏｌｕｍｎＣＩＦｉｇ．１０Ｄｙｎａｍｉｃａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓ图１１柱Ｃ２失效时各柱列动力放大系数ｃｄｕｍｎｌｉｎｅｓｄｕｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｏｆｃｏｌｕｍｎＣ２Ｆｉｇ．１１Ｄｙｎａｍｉｃａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆ图１２柱Ｃ３失效时各柱列动力放大系数ｌｉｎｅｓｄｕｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｏｆｃｏｌｕｍｎＣ３Ｆｉｇ．１２Ｄｙｎａｍｉｃａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆｃｏｌｕｍｎ（２）当ＤＣＲ＞ｏ．５时，部分柱列动力放大系数发生改变。

当柱Ｃ１失效时，柱列Ａ１动力放大系数随ＤＣＲ作者：钱稼茹，胡晓斌， QIAN Jiaru， HU Xiaobin作者单位：清华大学,土木工程系,结构工程与振动教育部重点实验室,北京,100084刊名：地震工程与工程振动英文刊名：JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION年，卷(期)：2008,28(2)被引用次数：10次参考文献(15条)1.胡晓斌;钱稼茹结构连续倒塌分析与设计方法综述 2006(z1)2.Dusenberry D O Review of existing guidelines and provisions related to progressive collapse 20023.Patrick X W Zou1;唐嘉敏;季静关于纽约世界贸易中心双子塔倒塌的分析和教训[期刊论文]-地震工程与工程振动 2006(03)4.陆新征;江见鲸世界贸易中心飞机撞击后倒塌过程的仿真分析[期刊论文]-土木工程学报 2001(06)5.General Service Administration Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects 20036.Department of Defense Unified Facilities Criteria:Design of buildings to resist progressive collapse 20067.Japanese Society of Steel Construction Council on Tall Buildings and Urban Habitat Guidelines for collapse control design,Ⅰdesign 20058.Japanese Society of Steel Construction Council on Tall Buildings and Urban Habitat Guidelines for collapse control design,Ⅱresearch 20059.于山;苏幼坡;马东辉钢筋混凝土建筑抗倒塌设计[期刊论文]-地震工程与工程振动 2005(05)10.邱彦程;刘西拉结构倒塌分析的后制作开发[期刊论文]-地震工程与工程振动 2005(02)11.张雷明;刘西拉钢筋混凝土结构倒塌分析的前沿研究[期刊论文]-地震工程与工程振动 2003(03)12.Nanci B;Shalva M SDOF model for progressive collapse analysis 200513.胡晓斌;钱稼茹单层平面框架连续倒塌动力效应分析puters and Structures,Inc SAP2000 analysis reference manual 200415.Federal Emergency Management Agency Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings 2000 本文读者也读过(10条)1.胡晓斌.钱稼茹.HU Xiao-bin.QIAN Jia-ru单层平面钢框架连续倒塌动力效应分析[期刊论文]-工程力学2008,25(6)2.陈俊岭.马人乐.何敏娟.CHEN Junling.MA Renle.HE Minjuan偶然事件下框架结构抗连续倒塌分析[期刊论文]-四川建筑科学研究2007,33(1)3.马人乐.黄鑫.陈俊岭.MA Ren-le.HUANG Xin.CHEN Jun-ling钢框架梁柱节点在结构连续倒塌中的性能分析[期刊论文]-青岛理工大学学报2009,30(2)4.胡晓斌.钱稼茹.HU Xiaobin.QIAN Jiaru结构连续倒塌分析改变路径法研究[期刊论文]-四川建筑科学研究2008,34(4)5.王晶.高磊.蒋玉明.石磊.李青狮.WANG Jing.GAO Lei.JIANG Yu-ming.SHI Lei.LI Qing-shi关于国外抗连续性6.谢甫哲.舒赣平.凤俊敏.Xie Fuzhe.Shu Ganping.Feng Junmin 基于抽柱法的钢框架连续倒塌分析[期刊论文]-东南大学学报（自然科学版）2010,40(1)7.霍静思.胡聪伶.Huo Jingsi.Hu Congling钢框架连续倒塌动力效应研究[期刊论文]-灾害学2010,25(z1)8.胡晓斌.钱稼茹.HU Xiaobin.QIAN Jiaru多层平面钢框架连续倒塌仿真分析[期刊论文]-力学与实践2008,30(4)9.张云鹏.剧锦三.蒋秀根.Zhang Yunpeng.Ju Jinsan.Jiang Xiugen 考虑初始静力荷载效应的框架结构部分底层柱失效时的瞬时动力分析[期刊论文]-中国农业大学学报2007,12(4)10.钢筋混凝土建筑抗倒塌设计[期刊论文]-地震工程与工程振动2005,25(5)引证文献(10条)1.高峰.杨大彬.靳卫恒K6型单层网壳极限承载力对杆件失效的灵敏度分析[期刊论文]-工程建设与设计 2009(8)2.于航.查晓雄钢管混凝土结构抗连续性倒塌性能研究[期刊论文]-工业建筑 2011(6)3.张秀华.段忠东.张春巍近地空中爆炸作用下钢框架结构冲击响应[期刊论文]-地震工程与工程振动 2009(4)4.黄晨空间钢框架连续倒塌有限元分析[期刊论文]-四川建材2013(6)5.霍文星.袁波.王峰.姜岚设置粘滞阻尼器的钢框架防连续性倒塌分析[期刊论文]-世界地震工程 2012(4)6.胡晓斌.钱稼茹结构连续倒塌分析改变路径法研究[期刊论文]-四川建筑科学研究 2008(4)7.王磊.陈以一连续倒塌动力效应对极限承载力影响的数值分析[期刊论文]-结构工程师 2009(4)8.郭兰慧.高山.张素梅.刘龙飞半刚性连接钢框架关键柱破坏后动力响应分析[期刊论文]-建筑钢结构进展2011(6)9.刘宏创.董石麟内外组合张弦网壳结构基于向量式有限元的断索分析[期刊论文]-空间结构 2012(3)10.霍静思.胡聪伶钢框架连续倒塌动力效应研究[期刊论文]-灾害学2010(z1)引用本文格式：钱稼茹.胡晓斌.QIAN Jiaru.HU Xiaobin多层钢框架连续倒塌动力效应分析[期刊论文]-地震工程与工程振动 2008(2)。

RC框架结构连续倒塌动力响应影响因素分析

RC框架结构连续倒塌动力响应影响因素分析于晓辉;吕大刚;陈志恒【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2017(49)6【摘要】在极端荷载作用下,结构局部会发生初始损伤.由于初始损伤会在不同结构构件间发生传递,可能会引发结构整体的连续倒塌,造成重大经济损失和人员伤亡.为评估结构的抗连续倒塌能力,通常采用拆除构件法对结构在某一构件发生失效后的整体承载能力进行分析.拆除构件法包括非线性静力Pushdown分析方法和非线性动力分析方法.本文对拆除构件法中非线性动力分析方法的主要影响因素进行研究.选择一个按中国规范设计的五层三跨钢筋混凝土框架结构作为研究对象,分析框架柱失效时长、重力荷载分布形式以及动力加载方式对结构在瞬间失柱条件下非线性动力反应的影响.研究结果表明:柱失效时长对结构非线性动力反应影响显著,当失效时长大约为结构自振周期的0.5倍时,结构非线性反应的动力效应几乎消失;采用不同重力荷载分布形式(满跨分布和受损跨分布)对结构的非线性动力反应影响并不明显;与先加载后移柱的动力加载方式相比,采用先移柱再加载的动力加载方式会放大结构的非线性动力反应,但放大效应有限.%Subjected to extreme load actions, local damages will be initiated.Since the initial local damages can be transferred between different elements, global progressive collapse may be occurred and leads to large economic loss and human casualty.To assess structural resistance of progress collapse, the alternate path method, which includes nonlinear static analysis technique and nonlinear dynamic analysis technique, is commonly used to analyze the global resistance ofthe damaged structure with one element removed.This paper aims to investigate the main influence factors on the nonlinear dynamic analysis technique used in the alternate path method.A reinforced concrete frame structure that was designed according to the current Chinese codes was selected as the study case.The effects due to different failure time of a frame column, different gravity load distributions, and different applying ways of dynamic loads on the structural dynamic responses caused by a sudden removal of column were examined.The results show that the variation of column failure time has a significant effect on structural nonlinear dynamic response.When the column failure time reaches 0.5 times of structural natural period, the corresponding dynamic effects on structural nonlinear responses almost disappear.Different gravity load distributions (i.e., full bay distribution and damage-bay distribution) do not affect structural nonlinear dynamic responses obviously.Applying dynamic load after column removal consequently amplifies the nonlinear dynamic response of the structure, while the scale of amplification is limited.【总页数】5页(P48-52)【作者】于晓辉;吕大刚;陈志恒【作者单位】哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨150090;哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨150090;广西华景城建筑设计有限公司,南宁530023【正文语种】中文【中图分类】TU391;TU392.5【相关文献】1.燃气爆炸作用下钢框架结构动力响应与连续倒塌分析 [J], 张秀华;吴燕燕;李玉顺2.基于APM的RC框架结构抗连续倒塌研究概述 [J], 刘欢欢3.半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析 [J], 曲激婷;李志彩4.RC框架子结构连续倒塌动力响应分析 [J], 易伟建; 黄义谋5.考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数 [J], 崔双双;孙浩;吕大刚;陈艳;韩旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的连续倒塌分析

ｎｕｒｃｌａｌｓｓｏｈｅｓｒｃｕｒｌｐｏｅｓｖｏｌｐｓｉｈｔｎｏｖｎａｃｒｅａｅｉｂｌｅｉｔｏｍｅｉａｎａｙｉｆｔｔｕｔａｒｇｒｓｉｅｃｌａｅｍｇｔｇｉｅａｃｕａｔｎｄｒｌａｅｐｒｄｃｉｎｏｈｅｐｒｃｓｆｓｒｃｕａｏｅｓｖｏｌｐｅ．Ｔｈｈｒｅｄｉｅｓｏｎｌｍｏｌｏｒｍｅｓｒｃｕｅｗｉｈｔ — ｆｔｏｅｓｏｔｕｔｒｌｐｒｇｒｓｉｅｃｌａｓｅｔｅｍｎｉａｄｅｆｆａｔｕｔｒｔｗｏｓｎｎｄｔｅ — ｔｒｓｓｔｕｔｘｐｉｉｄａｃａｎｌｔｃｌｓｆｗａｅＬＳ— ｐａｓａｈｒｅｓｏｙｗａｅｐｗｉｈｅｌｃｔｙｎｍｉａｙｉａｏｔｒＤＹＮＡ，ａｈｆｅｔｆｎｄｔｅｅｆｃｓｏｉｔａｄｍａｅｎｎｚｒｉｉｉｌｏｎｉｉｓｆｈｅｔｕｃｕｒｏｔｅｎｉｉｌａｇａｄｏｎｅｏｎｔａｃｄｔｏｎｏｔｓｒｔｅｎｈｐｒｇｅｓｖｃｌａｅｆｅｎｏｃｄｏｒｓｉｅｏｌｐｓｏｒｉｆｒｅｃｃｅｅｆａｅｓｒｔｒｄｒｔｍｐｃｆｂｌｓｏｄｗｅｅｓｕｄｅｏｎｒｔｒｍｔｕｃｕｅｕｎｅｈｅｉａｔｏａｔｌａｒｔｉｄ，ｔｅｕｔｆｗｈｉｈｗｅｅｃｍｐａｅｈｅｒｓｌｓｏｃｒｏｒｄｗｉｈｔｅｕｌｓｏｒｄｉｉｎａｅｈｏｔｈｅｒｓｔｆｔａｔｏｌｍｔｄ．Ａｅａｖｎｃｄｍｅｈｏｎｔｎａｙｉｆｔｏｅｓｖｏｌｐｓｎｗｄａｅｔｄｉｈｅａｌｓｓｏｈｅｐｒｇｒｓｉｅｃｌａｅｏｅｎｏｒｅｏｒｔｒｍｅｆｒｉｆｃｄｃｎｃｅｅｆａｗａｏｓｄ，ｗｈｃｃｎｂｅｓｄｎｔｅｉｈｏｅｓｖｏｌｐｓｓｐｒｐｏｅｉｈａｕｅｉｈｅｄｓｇｎｏｆｔｅｐｒｇｒｓｉｅｃｌａｅｒｓｓａｔｒｉｆｒｅｏｒｔｔｕｃｕｒｓｅｉｔｎｅｎｏｃｄｃｎｃｅｅｓｒｔｅ．

爆炸作用下高层钢筋混凝土结构的连续倒塌研究

爆炸作用下高层钢筋混凝土结构的连续倒塌研究当今,由恐怖分子发动的爆炸袭击和由瓦斯、煤气等危险品引发的意外爆炸事故频繁发生,不仅造成大量人员伤亡和财产损失,同时由爆炸荷载引起的建筑结构物局部或整体倒塌等一系列次生灾害,也加重了事件的伤亡与损失。

本文使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分别以典型的框架结构和剪力墙结构为例,研究分析了爆炸荷载作用下高层钢筋混凝土结构的连续倒塌,为结构抗连续倒塌的分析研究提供理论依据。

本文主要的研究工作和成果为:(1)采用多尺度建模方法分别建立了高层钢筋混凝土框架结构有限元模型和高层钢筋混凝土剪力墙结构有限元模型,分别选取了有限元模型中所使用的结构模型、材料模型和荷载模型,验证了ANSYS/LS-DYNA有限元软件在爆炸荷载对建筑物的冲击作用研究方面的可靠性。

(2)分别研究分析了炸药位于框架结构角柱和边中柱正前方时结构的破坏倒塌及动力响应情况;对比分析了炸药位于角柱与边中柱时建筑物的倒塌过程和倒塌范围。

结果表明:当炸药位于钢筋混凝土结构柱正前方时,柱发生剪切破坏失去承载力,同时相邻梁板发生破坏,结构内力重分配使相邻结构严重损伤,最后结构发生局部连续倒塌;在炸药量与距离相同的情况下,对不同位置柱的爆炸,相邻柱的竖向位移和速度时程均不同;炸药位于框架结构边中柱正前方爆炸时结构发生连续倒塌的范围比位于框架结构角柱正前方爆炸时的倒塌范围要广。

(3)研究分析了钢筋混凝土框架结构在不同TNT当量炸药爆炸下的动力响应及破坏倒塌情况。

研究表明:随着TNT当量的增加,框架结构目标柱纵向受力钢筋的应力峰值、柱顶竖向位移大小及水平X向位移峰值均会相应增加。

当TNT当量为2000kg时,炸药位于不同位置爆炸时结构发生的连续倒塌不同。

(4)分别研究分析了炸药位于不同位置处剪力墙结构的破坏倒塌过程。

结果表明:在受到爆炸冲击时,钢筋混凝土剪力墙L型墙体发生扭转剪切破坏。

在TNT 当量较小的情况下,结构能够在重力重分配下达到新的平衡;在TNT当量较大的情况下,墙体的破坏较为严重,不足以支撑上部结构,最终结构发生局部连续倒塌。

爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析.

严重破坏。

图 9a 为爆炸发生 10 ms 后框架内构件的 von Mises 应力分布云图。

在 1 000 kg TNT 爆炸引起的爆炸冲击波作用下， 2 层梁、框架? 轴 1 、柱应力普遍超过弹性极限，进入塑性阶段。

? 轴底层框架柱和中间跨框架梁发生较如图 9b 所示。

框架柱在承受爆炸作用大塑性变形，后依然能够承受上部结构传来的竖向作用力。

框架结构响应趋于稳定顶部水平最大位移为 0. 392 m，框架顶部残余水平位移为 0. 126 m。

后，（ a） von Mises 应力云图（ a） von Mises 应力云图（ b）局部撕裂图 10 1 500 kg TNT 爆炸的冲击波作用下钢框架发生局部破坏 Fig． 10 Local damage of steel frame subjected to blast impact induced by detonation of 1 500 kg TNT （ b）局部塑性变形（ a） 10 ms （ b） 90 ms 图 9 1 000 kg TNT 爆炸发生 10 ms 后结构应力分布和局部塑性变形 Fig． 9 Stress distribution and local plastic deformation of steel frame 10 ms after detonation of 1 000 kg TNT 当 TNT 炸药量为 1 500 kg 时，框架发生局部破坏，如图 10a 所示，主要表现为 1 层框架次梁塌落，但框架结构未发生倒塌。

框架 ? 轴底层柱和中间跨框架梁发生严重塑性变形，框架柱前表面和内侧发生严重屈曲，中间跨纵向框架梁发生扭转，并导致与其发现局部拉相连的次梁塌落。

在底层框架节点处，裂破坏，如图 10b 所示。

框架顶部的水平最大位移为 0. 642 m，结构响应稳定后的残余位移为 0. 341 m。

当 TNT 炸药量为 2 500 kg 时，框架发生整体倒 90 ms、 300 ms 塌，图 11 分别给出了爆炸发生后 10 ms、和 500 ms 框架破坏情况。

爆炸与地震作用对混凝土框架结构影响的比较

２爆炸荷载的作用特点
爆炸荷载对于结构的作用主要是空气冲击波对结构物的损
坏，其超压值大小与爆炸所释放的能量和爆炸源到建筑物的距离有关。爆炸荷载对于建筑结构的作用通常可分为以下３个过程：
的推力；
３爆炸荷载与地震作用对钢筋混凝土结构影响的比较
图５改造后下弦杆应力图
３结语
Ａｎａｙｉｎｒｃｎｓｒｔｏｍｅｈｄｆａｌｒｄｒｏｌｓｓｏｅｏｕｃｉｎｔｏｏｎｏｄｇｉｏｆｔ
ＬＩＺｅｑＺＨＡＮＧｉｚｕＵ－ｉＣａ — ｈ
３２爆炸荷载与地震作用对建筑结构特定构件影响的邻区域的结构在破坏区域的水平拉力作用下发生了倾覆破坏。．
比较
５结语
通过以上分析，我们可以得到如下结论：１爆炸荷载与地震作用对于钢筋混凝土框架结构的影响有）
，
收稿１期：０１１－２３２１ —０２
作者简介：杨绍山（９７）女，１８一，山东科技大学研究生院硕士研究生，山东青岛２６１６５０
王瑞瑞（９４）女，１８一，山东科技大学研究生院硕士研究生，东青岛山李媛媛（９６）女，１８．，青岛理工大学费县校区，山东临沂２３０７４０２６１６５０
３．．不确定性的比较１１
．１爆炸冲击波对接近爆炸源的结构外围竖向构件产生向内３１爆炸荷载与地震作用对框架结构影响的比较）

爆炸荷载作用下框架结构的损伤机理研究

－
一
建立钢筋与混凝土材料的分离模型较为复杂，且由于计算机能力的限制，立分离而建式模型将导致单元数目过大而无法计算，因此采用整体式模型建立框架结构。整在
体式模型中，钢筋弥散干整个单元中，将并把单元看作为连续均匀材料，过提高混通凝土的抗拉强度来增加单元整体的抗拉性
（
摘要：爆炸荷裁可能导致框架结构出现连续倒塌，为研究结构物整体的抗爆性能，本文采）￣ＡＵＴＯＤＹＮ对钢筋混凝土框架结构在爆炸荷裁作用下的破坏过程进行了数值模拟，模型考虑了炸药一空气一结构之间的流固耦合相互作用，分析了框架结构的破坏机理，拟结果较模
合理地展现了框架结构的损伤过程。
关键词：爆炸荷戴冲击波峰值超压框架结构数值模拟中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：６４９ｘ（０）４ｂ－０１－０１７－０２１０（）０３２８２国内外爆炸事件的频繁发生，及其２材料模型以带来的大量人员伤亡和财产损失，研究２．空气的材料模型使１人员和工程设计人员对建筑结构抗爆性能在数值模拟中，常将空气假定为理通的研究越来越多，大多数研究局限于钢想气体，性能一般采用线性多项式的状但其根ａ准其筋混凝土结构构件，梁、和柱等在爆炸态方程来描述，据Ｇｍａ则，可以表如板荷载作用下的动力响应及损伤机理，于示为：＝一）Ｅ对Ｐ１整体框架结构的损伤破坏方面的研究较式中：尸为气体压力，ｙ是比热比，Ｐ表少。文运用ＡｕＴＯＤＹＮ软件对爆炸荷载本Ｐ是初始时刻的空气作用下框架结构的损伤过程进行了数值模示空气的当前密度，拟，分析了结构的破坏机理，期为钢筋混密度，为气体单位体积的内能。以１凝土框架结构的抗爆性能评估及抗爆防护２．炸药的材料模型对于不同炸药爆炸的数值模拟，般一提供参考。采用经验的Ｊｎｓｏｅ－Ｗｉｋｎ－Ｌｅ即ＪＬｌｉｓｅ，Ｗ状态方程来描述炸药爆轰过程中压力和内能１数值模型根据实际尺寸建立钢筋混凝土框架及其相对体积的关系，的有限元数值分析模型，高４０，度层．ｍ长ＰＡ一ｊＢ一２Ｖ：ｒ：｛旦ｅｖ【旦Ｖ … 、ｌ＋１ＲＲ＋，方向柱距６０，筋混凝土柱截面尺寸．ｍ钢为４００ｍｍ ×４０ｍ，０ｒａ梁截面尺寸为２０ｍ０ｒａ式中：Ｐ为爆炸产生的压力；Ｖ为单位体Ｘ５００ｍｍ，脚假设固接于地面。筋混积装药产生的爆轰产物的体积，柱钢即压力为Ｐ凝土框架采用整体式模型，用Ｌａｒｎ网时的体积与初始体积的比值；是爆轰产物单ｇａｇｅＥ格进行模拟，元总数为２２，０空气采位体积的内能；Ｂ，Ｒ和 ∞是由相关爆炸单６６０；Ａ，Ｒ，用ＥｌｒＦＣ算法，ｕｅ — Ｔ单元数为１８００空实验来确定的材料常数。于Ｔ炸药，６，０，对ＮＴ密气边界面设为物质流出。建模时将结度为１３ｋ／单位体积的内能为６０Ｘ在６０ｇｍ，．构简化，略外围护结构对倒塌模拟的１９ｍ，忽０／其相关参数为，＝．３２Ｐ，ＪＡ３７７１ＧａＸ０影响。药采用当量ＴＮＴ，心位置距长Ｂ３．４ＧＰａ，１１Ｒ２９，０．５。炸爆７７Ｒ＝４．５，＝０． ∞ ３度方向中间柱外边缘１Ｏ，地面高度２３钢筋混凝土的材料模型．ｍ距．１．０ｍ般钢筋混凝土结构钢筋布置密集，

爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌分析

爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌分析郑玉芳;李德【摘要】利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序研究爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌机理,主要针对三层两跨钢框架结构进行分析,总结多层钢框架结构在不同工况条件下的倒塌规律.利用相关规范提出的拉结构件法对结构进行加强设计,验证了多层钢框架结构在多柱破坏情况下拉结构件法的有效性.多柱破坏时,可以通过合理拉结设计有效避免结构发生连续性倒塌,为实际工程中如何利用拉结构件法进行加强设计提供了理论参考.【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(030)004【总页数】7页(P84-89,102)【关键词】爆炸荷载;钢框架结构;连续性倒塌;拉结构件法【作者】郑玉芳;李德【作者单位】福州大学土木工程学院,福建福州350108;福州大学土木工程学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TU375结构的连续性倒塌定义为:结构在某种外部荷载作用下(常见荷载如爆炸荷载、地震荷载、汽车撞击等)造成结构的某些关键构件破坏失效并引发一系列连锁反应［1］，导致相邻构件及更多构件发生失效破坏，最终导致结构发生整体连续倒塌或者大面积坍塌的现象。

造成结构发生连续性倒塌的原因有很多，比如错误的施工顺序、地震作用下结构关键构件破坏、偶然的构件超载以及爆炸荷载作用下结构关键构件破坏等。

由于爆炸冲击荷载具有传播速度快、作用时间短、峰值大以及具有负超压等特点，爆炸冲击荷载作用下结构发生连续性倒塌比其他原因引起的结构连续性倒塌更为复杂［2］。

由于爆炸荷载作用通常远大于设计时所考虑的工况，一旦发生，可能会导致关键构件破坏失效，使结构发生整体或局部倒塌，造成严重的财产损失和人员伤亡，对社会造成不良的影响［3］。

因此，对结构进行爆炸荷载作用下的抗连续性倒塌分析具有十分重要的意义。

近几十年来，我国钢结构的发展日新月异，应用越来越广泛，包括高层结构、网架和网壳结构、大跨度结构、单层厂房、轻型钢结构住宅等都大量地采用了钢结构设计［4］。

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析研究的开题报告

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析研究的开题报告
一、选题意义
钢筋混凝土框架结构是目前国内常见的建筑结构体系之一，具有刚性好、承载能力强、地震抗力较高等优点，被广泛应用于高层建筑、桥梁、地下工程等众多领域。

然而，在地震、火灾、爆炸等突发事件中，钢筋混凝土框架结构往往会遭受极大的损伤，甚至出现连续倒塌现象，对人民生命财产造成重大损失。

因此，研究钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌的问题，具有十分重要的现实意义。

二、研究内容
本文主要研究钢筋混凝土框架结构在极端情况下的抗连续倒塌能力，探究其结构损伤机制、连续倒塌的影响因素，以及抗连续倒塌的有效措施等。

具体内容如下：
1、钢筋混凝土框架结构的基本性质及结构类型。

2、钢筋混凝土框架结构损伤机制的分析与研究。

3、基于有限元方法的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析。

4、分析影响连续倒塌的因素，探究其影响规律。

5、建立抗连续倒塌的有效措施与方法。

三、研究意义及预期效果
本研究对于完善钢筋混凝土结构抗震设计方法、提高结构抗震能力、保护人民生命财产安全等具有重要的现实意义。

预期通过该研究，能够深入了解钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌能力，探究连续倒塌的影响因素和规律，建立有效的抗连续倒塌措施和方法，为钢筋混凝土结构的安全利用提供科学依据。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的连续倒塌分析_师燕超

混凝土结构连续倒塌分析的方法 ,对建筑结构抗连续倒塌设计具有一定的指导作用。
关键词: 钢筋混凝土框架 ; 爆炸冲击荷载 ; 连续倒塌分析 ; 初始损伤 ;结构的初始条件
中图分类号: T U375
文献标识码: A
Numerical analysis of progressive collapse of reinforced concrete frame under blast loading
混凝土分离式模型 ,在现有 PC机上会产生内存溢出。本文采用钢筋混凝土整体式模型来模拟钢筋混
凝土结构 ,即采用 L S-D YN A材料库中 M A T- CO NCR ET E- D AM AG E ( M A T72)模型。该模型同时考虑材料的静水压力作用、材料的应变率效应、应力强
1 有限元模型的建立
运用通用有限元显式动力分析软件 L S-DYN A,建立某 2跨 3层钢筋混凝土框架结构的三维有限元模型 ,如图 1所示。该钢筋混凝土框架共 3
层 ,层高 3. 0 m,横向 2跨 ,每跨跨度 6. 0 m ,纵向跨度 3. 0 m。所有柱子的尺寸为 300m m× 300 m m,梁的尺寸为 200 m m× 300 m m,梁和柱的体积配筋率均为 2% ; 钢筋混凝土板 150 mm 厚 , 6. 0 m 长 , 3. 0 m 宽 ,体积配筋率也是 2% 。
Abstract: Because of the sim pli ficatio n a nd assum pti on t aken i n the numerical analysis, current m ethod i n numerical a nalysi s o f the st ruct ura l prog ressive colla pse mi ght no t giv e an accurat e and reliable predicti on o f the process of structural prog ressiv e colla pse. T he t hree dim ensio nal model of f rame structure wi th tw ospans and th ree-sto ry was set up wi th ex plicit dy namic a naly ti cal sof tw are L S-DYN A, and the ef fects of ini tial damag e and nonzero i ni tial co ndi tions of t he structure o n the prog ressiv e collapse o f rei nf orced concrete f ram e st ructure under the im pact of blast load were studied, the resul ts of which w ere com pared w ith the result s of t raditio nal method. A new advanced method i n the analy sis of the prog ressiv e collapse of reinfo rced co ncrete f ram e was pro po sed, w hi ch ca n be used i n the desig n of t he prog ressiv e collapse resistant reinfo rced co ncrete st ruct ures. Key words: reinfo rced concret e f ram e; blast load; prog ressiv e collapse; ini tial dam ag e; nonzero i ni ti al co nditi on

强震作用下框架结构连续倒塌过程中的碰撞研究探讨

强震作用下框架结构连续倒塌过程中的碰撞研究探讨摘要：结构碰撞是强震作用下结构连续倒塌破坏的重要原因之一，又是连续倒塌分析中的核心和难点。

结构碰撞按参与碰撞的结构可以分为两类:一是结构本身杆件脱离结构在坠落过程中与结构产生的碰撞，二是相邻结构的碰撞。

本文主要针对前者，首先简单介绍构件的失效－断裂模型，然后介绍结构碰撞问题的研究方法及其力学模型，主要有碰撞动力学模型和接触单元模型。

结构在倒塌的过程中，伴随着结构刚度和质量的剧烈重分布，结构构件不可避免地发生接触－碰撞，甚至因此产生附加破坏和连锁反应，导致结构加速倒塌。

因此，研究结构碰撞对于控制结构连续倒塌具有重大意义。

关键词：强震；连续倒塌；结构损伤；悬链效应；结构碰撞多次地震震害调查表明，碰撞是强震作用下建筑物连续倒塌破坏的重要原因之一，因此结构碰撞研究必然成为抗震工程的重要课题之一。

本文首先对构件的失效－断裂分析以及悬链效应进行了回顾，接着总结了失效构件的接触－碰撞研究方法及其力学模型，探索了适合钢筋混凝土构件的塑性－损伤模型、悬链效应、接触－碰撞模型以及构件碰撞类型。

1 构件的失效－断裂分析1.1 混凝土构件的塑性－损伤模型在结构连续倒塌过程中，对于构件塑性－损伤模型中的大变形和大位移问题，无论是材料非线性还是几何非线性（如P-Delta效应）的行为都要考虑。

材料非线性通常采用梁－柱单元来考虑，几何非线性则是通过引入几何刚度矩阵来考虑。

另外，梁构件在大变形状态下必须考虑悬链线效应。

结合集中塑性弹簧的恢复力模型，对单元柔度矩阵进行修正，就可将构件端部的损伤反映到对整个构件刚度和强度的衰减上。

1.2 基于损伤指数的混凝土构件失效－断裂分析钢筋混凝土框架局部构件在强震作用下依次进入弹性状态、弹塑性状态，进而屈服产生塑性铰；随着强震作用的持续，构件的塑性铰失效，产生机械铰和悬链效应；在强震的继续作用下，机械铰断裂，失效构件端部脱离主体结构[1]。

由于钢筋混凝土材料在循环荷载作用下会经历应变软化而产生损伤，因此可以利用损伤指数来预测钢筋混凝土构件的强度和刚度在一定程度上的衰减规则。

爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏试验研究

然而，本研究仍存在一定的局限性。首先，实验样本数量较少，可能无法涵盖所有可能的爆炸情况和结构类型。其次，实验中使用的炸药类型和爆速可能与实际爆炸事件中的不完全一致。未来研究可进一步拓展实验范围，通过改变炸药类型、爆速以及结构类型等条件，系统地研究爆炸荷载下各类建筑结构的响应与破坏机理。结合数值模拟方法对实验结果进行对比分析，以提高研究的可靠性和精度。
3、实验材料
实验材料包括钢筋、混凝土、炸药包等。其中，钢筋和混凝土的规格、性能需符合实际工程中的要求；炸药包的种类和爆速可根据需要进行调整。
4、实验过程
实验过程如下：（1）按照给定的图纸和规范，搭建钢筋混凝土框架结构模型；（2）对模型进行加载实验，包括恒载和活载，以获取结构在静载下的响应；（3）选择不同的位置和不同的炸药量进行爆炸加载；（4）使用高速摄像机记录结构在爆炸过程中的动态响应和倒塌过程；（5）对倒塌破坏后的结构进行详细的测量、记录和分析。
2、炸药量的增加将导致结构的破坏程度和倒塌速度增加，当炸药量超过一定阈值时，结构将瞬间崩溃。这意味着在建筑物的设计和施工中，应对可能的爆炸事件进行充分的考虑和评估。
3、爆炸过程中结构的动态响应表现为明显的弹塑性行为，这为建筑结构在爆炸荷载作用下的安全性能提供了参考依据。
四、结论与展望
本次演示通过对爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏试验研究，揭示了结构在爆炸荷载作用下的破坏机理和倒塌过程。研究结果表明，爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏是由局部损伤逐渐扩展至整体失稳的过程；炸药放置位置和炸药量对结构的破坏程度和倒塌速度具有显著影响；结构在爆炸过程中表现出明显的弹塑性行为。这些结论为建筑物的抗爆设计和安全性评估提供了重要依据。
3、在爆炸过程中，结构的动态响应表现为明显的弹塑性行为。随着爆炸荷载的增加，结构的塑性变形逐渐增大，最终导致结构失稳和倒塌。

多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估的开题报告

多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估的开题报告一、选题背景近年来，建筑结构在遭受强烈地震或其它外力荷载作用下振动破坏而导致的连续倒塌事故频繁发生，给人们的生命财产安全带来了威胁。

为了进一步提高建筑结构的安全性能，需要对建筑结构的抗连续倒塌性能进行科学合理地评估。

本课题选取多层钢筋混凝土框架结构为研究对象，通过对结构受强震地震作用所产生的破坏模式及结果进行分析，总结多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的抗连续倒塌性能，以期为建筑结构的设计和抗震加固提供参考。

二、研究目的1. 研究地震作用下多层钢筋混凝土框架结构的破坏模式及机理。

2. 分析多层钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌能力及瓶颈。

3. 探究提高多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能的有效途径。

4. 提高抗震设计的科学性，提高建筑结构的抗震安全性。

三、研究内容和步骤1. 文献综述：对多层钢筋混凝土框架结构及其抗震设计相关理论与实践研究进行系统梳理和总结，详细分析该类结构在地震作用下的响应及破坏模式。

2. 理论分析：通过分析混凝土材料、钢筋材料、结构构造以及荷载等因素对多层钢筋混凝土框架结构地震响应的影响，确定其抗震设计计算方法。

3. 数值模拟：采用有限元分析软件建立多层钢筋混凝土框架结构的三维模型，并对其进行动力时程分析，计算其在地震荷载作用下的响应及破坏机制，得到其抗连续倒塌能力曲线。

4. 结果分析：通过对数值模拟结果的分析，确定多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力的瓶颈和改善方案，为提高建筑结构的抗震安全性提供依据。

四、研究意义本课题的研究结果对于提高多层钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能及抗震安全性具有重要的理论和实践意义。

同时，能够为相关设计规范的制定和推广提供科学依据，并为建筑结构的抗震设计和抗震加固提供参考和指导。

爆炸荷载作用下建筑结构连续倒塌分析研究进展

爆炸荷载作用下建筑结构连续倒塌分析研究进展XXX摘要: 随着恐怖爆炸以及偶然性爆炸的不断增多, 建筑物的抗爆、防爆问题越来越受关注。

近些年来, 国内外学者对爆炸荷载作用下建筑结构的破坏与连续倒塌进行了广泛的研究, 内容包括各类结构构件在爆炸荷载作用下的动态响应特征与损伤破坏机理、结构构件承受爆炸荷载后的损伤程度评估以及结构连续倒塌分析等。

综述近些年来国内外爆炸荷载作用下建筑结构的连续倒塌分析研究的最新进展。

关键词：爆炸荷载; 建筑结构; 连续倒塌; 破坏分析; 研究进展State-of-the-art in Progressivecollapse analysis of buildingstructures under blast loadsXXXAbstract: With the growing number of terrorist bombings and accidental explosions, we take more and more attention to the blast resistant of building structures. Recently, scholars both at home and aboard have done extensive researches about the damage and progressive collapse of building structures under blast loading, including dynamic response characteristic and damage mechanism of structural components under blast loading, damage degree evaluation of structural components under blast loading and progressive collapse analysis of structures under blast loading. This paper reviews the state-of-art in progressive collapse analysis of building structures under blast loading both at home and aboard.Keywords:blast load; building structure;; progressive collapse; damage analysis; state-of-the-art引言近些年来，国内外学者对爆炸荷载作用下建筑结构物连续倒塌进行了广泛的研究，研究包括解析方法，数值模拟方法，实验方法。

爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析方法比较

爆炸荷载下钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析方法比较姚宇飞;师燕超;李忠献【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】运用显式动力有限元分析软件LS‐DYNA建立了一个四层两跨钢筋混凝土框架结构的有限元模型，并对其施加爆炸荷载，在爆炸荷载仅引起结构关键柱失效的情况下，研究了不同比例距离爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动力响应及倒塌过程；同时采用美国国防部2009年出台的建筑物抗连续倒塌设计规范U FC 4‐023‐03中推荐使用的替代传力路径法对相同的四层钢筋混凝土框架结构进行了非线性动力连续倒塌分析。

通过比较研究上述数值分析结果，揭示了U FC 4‐023‐03规范推荐使用的替代传力路径分析方法的不足，进而对考虑爆炸荷载作用的结构抗连续倒塌分析设计方法的改进提出了设想。

研究结果表明：通过引入爆炸荷载放大系数来考虑爆炸荷载作用的影响具有更广的适用范围。

【总页数】9页(P64-72)【作者】姚宇飞;师燕超;李忠献【作者单位】天津大学建筑工程学院，天津 300072;天津大学建筑工程学院，天津 300072;天津大学建筑工程学院，天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TU375.4【相关文献】1.钢筋混凝土框架结构抗震与抗连续倒塌的比较 [J], 吴赵强;李艳;熊进刚2.爆炸荷载作用下钢框架结构连续倒塌分析 [J], 杜修力;石磊3.爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的连续倒塌分析 [J], 师燕超;李忠献;郝洪4.爆炸荷载下高层钢筋混凝土结构连续倒塌机制与模式研究 [J], 丁阳;刘卫宗5.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 [J], 田力;付协伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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

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田力;付协伟【摘要】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。

%In order to investigate the progressive collapse mechanism of the high-rise reinforced concrete frame structure under blast loading , the progressive collapse of the high-rise reinforced concrete frame structure under ex-ternal explosion load were simulated using the ANSYS /LS-DYNA software .The multi-scale model of the structure was set up andverified .The frame structure damage was respectively analyzed and collapsed when the explosives in angle column and side column .The process and degree of collapse of the building at the above cases were contras-ted.The results show:multi-scale modeling method can effectively simulate the process of frame structure response under blast loading .The target column damage is serious under blast loading , and the target column loss of bearing capacity .The adjacent structure is damaged because internal force redistribution .At last , the progressive collapse ishappened .The scope of collapse is significantly different when the explosives are located in different location .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】7页(P232-238)【关键词】爆炸;高层;框架结构;连续倒塌;非线性分析【作者】田力;付协伟【作者单位】天津大学建筑工程学院天津 300072; 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津大学天津 300072;天津大学建筑工程学院天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TU375.4结构局部某关键构件的破坏导致相邻构件失效，继而引发更多构件破坏，最终导致结构整体倒塌或者产生和初始破坏不成比例的大面积倒塌的连锁反应被称为连续倒塌[1,2]。

浅谈火灾下钢框架的连续倒塌原因

浅谈火灾下钢框架的连续倒塌原因前言连续倒塌是指结构由于非预期事件（如撞击、爆炸、火灾等）造成结构的局部破坏，并引起连锁反应使破坏向相邻构件传递，造成和建筑结构初始破坏不成比例的大面积倒塌。

近年来，具有自重轻、抗震性能好、材料可重复利用、施工进度快等优点的钢结构在建筑工程领域得到合理、广泛的应用。

然而，钢框架结构的抗火性能较差，在高温（超过550摄氏度）时钢材的屈服强度、抗拉强度和弹性模量将急剧下降，很有可能造成结构的整体倒塌，这不仅会造成生命和财产的巨大损失，而且会对社会秩序乃至人们心理产生负面的影响。

因此，对钢框架在火灾下抗连续倒塌的研究有着重大的意义。

1 研究对象的选择对于火灾下钢框架结构抗连续倒塌的研究对象可以是空间框架结构、平面框架结构以及单个构件。

空间框架结构能够反应结构的空间特性和冗余度，但试验研究时难度大，费用高；平框架结构既能反应结构的部分空间特性，又能考虑局部构件失效后对结构的影响，因而很受研究者的青睐；单个构件的简化模型，可以简单、直观、方便的分析结构在高温下的受力机理。

因此，对于不同的分析应选择合理的研究对象。

2 抗连续倒塌的分析方法当前，针对火灾下钢框架进行抗倒塌分析的方法有仿真模拟和风险评估。

仿真模拟主要侧重于运用专业软件直观地了解结构的宏观破坏情况和倒塌过程。

风险评估则主要对拟建和已建建筑进行抗连续倒塌能力评估。

由于火灾引起钢框架结构的连续倒塌具有材料非线性、几何非线性以及接触非线性等特点，合理地考虑非线性和动力效应是结构抗倒塌分析的关键。

抗倒塌性能评估时常采用备用荷载路径法（AP法）[1]，不考虑局部构件的失效过程和原因，只考虑与失效构件相连的主要构件在火灾作用下的性态变化。

根据是否考虑非线性和动力效应，可分为线弹性静力分析、非线性静力分析、线弹性动力分析和非线性动力分析。

显然，非线性动力分析更接近真实情况。

3 火灾情形下钢框架倒塌的实质一般火灾持续时间相对较长，火灾作用初期，因受火主要构件逐渐丧失承载能力而退出工作，结构边界条件和传力路径发生改变，剩余结构进行内力重分布，以达到新的平衡状态；持续的火灾产生高温，构件弹性模量降低，挠度进一步加大，横向构件（梁、板）通过悬链线效应来抵抗外荷载，柱因发生局部屈曲而失稳，引起对结构产生动力效应，这一过程中不断有新的构件因强度或稳定的原因失效，进而造成结构的倒塌。

爆炸荷载作用下框架结构的损伤机理研究

爆炸荷载作用下框架结构的损伤机理研究作者：夏谦焦元涛李京凯来源：《科技创新导报》2012年第11期摘要:爆炸荷载可能导致框架结构出现连续倒塌,为研究结构物整体的抗爆性能,本文采用AUTODYN对钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载作用下的破坏过程进行了数值模拟,模型考虑了炸药-空气-结构之间的流固耦合相互作用,分析了框架结构的破坏机理,模拟结果较合理地展现了框架结构的损伤过程。

关键词:爆炸荷载冲击波峰值超压框架结构数值模拟中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0013-02国内外爆炸事件的频繁发生,以及其带来的大量人员伤亡和财产损失,使研究人员和工程设计人员对建筑结构抗爆性能的研究越来越多,但大多数研究局限于钢筋混凝土结构构件,如梁、板和柱等在爆炸荷载作用下的动力响应及损伤机理,对于整体框架结构的损伤破坏方面的研究较少。

本文运用AUTODYN软件对爆炸荷载作用下框架结构的损伤过程进行了数值模拟,分析了结构的破坏机理,以期为钢筋混凝土框架结构的抗爆性能评估及抗爆防护提供参考。

1 数值模型根据实际尺寸建立钢筋混凝土框架的有限元数值分析模型,层高4.0m,长度方向柱距6.0m,钢筋混凝土柱截面尺寸为400mm×400mm,梁截面尺寸为200mm×500 mm,柱脚假设固接于地面。

钢筋混凝土框架采用整体式模型,用Lagrange网格进行模拟,单元总数为262,600;空气采用Euler-FCT算法,单元数为168,000,空气边界面设为物质流出。

在建模时将结构简化,忽略外围护结构对倒塌模拟的影响。

炸药采用当量TNT,爆心位置距长度方向中间柱外边缘1.0m,距地面高度1.0m。

2 材料模型2.1 空气的材料模型在数值模拟中,通常将空气假定为理想气体,其性能一般采用线性多项式的状态方程来描述,根据Gama准则,其可以表示为: (1)式中:P为气体压力,是比热比,ρ表示空气的当前密度,是初始时刻的空气密度,E为气体单位体积的内能。

爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌分析

第３０卷第４期
２０１３年８月
贵州大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖ（１Ｉ．３０Ｎ‘ ．４
ｍ，泊松比＝０．３，屈服强度＝３４５ＭＰａ，切线
近几十年来，我国钢结构的发展１３新月异，应用越来越广泛，包括高层结构、网架和网壳结构、大
模量Ｅ＝２０６ＭＰａ，应变率参数Ｃ＝４０．４，Ｐ＝５，失
收稿１３期：２０１３— ０６— ２４
下拉结构件法的有效性。多柱破坏时，可以通过合理拉结设计有效避免结构发生连续性倒塌，为
实际工程中如何利用拉结构件法进行加强设计提供了理论参考
关键词：爆炸荷载；钢框架结构；连续性倒塌；拉结构件法
中图分类号：ＴＵ３７５
者大面积坍塌的现象。造成结构发生连续性倒塌的原因有很多，比如错误的施工顺序、地震作用下结构关键构件破坏、偶然的构件超载以及爆炸荷载
作用下结构关键构件破坏等。由于爆炸冲击荷载具有传播速度快、作用时间短、峰值大以及具有负超压等特点，爆炸冲击荷载作用下结构发生连续性
文献标识码：Ａ取何种措施能够有效防止钢结构建筑发生连续性倒塌，故研究钢结构建筑的连续性倒塌具有重要意

爆炸冲击荷载作用下框架结构抗倒塌性能研究

爆炸冲击荷载作用下框架结构抗倒塌性能研究当前由于燃气泄漏、易燃易爆品堆置不当等原因所引起的爆炸时有发生,使得建筑结构受到爆炸冲击荷载而发生倒塌的可能性增大。

框架结构作为我国民用建筑中应用最为广泛的结构形式,若其主要受力构件的梁、柱等在爆炸冲击荷载作用下发生了破坏,将导致结构局部区域失去承载能力,进而引发整体的连续性倒塌,可能造成严重的人员伤亡和社会影响。

因此,对RC框架结构在爆炸冲击荷载作用下的抗倒塌性能进行研究,有着重要的理论意义和工程应用价值。

但目前为止,结构抗连续性倒塌研究主要还是集中在静力分析方法上,与爆炸荷载相关的研究成果还非常少。

有鉴于此,本文以一榀RC框架试验模型作为研究对象,基于数值模拟分析对爆炸冲击荷载作用下该结构的抗倒塌性能进行了较深入的研究。

论文的主要研究成果包括以下几个方面：(1)首先从静力分析角度出发,对现有的构件重要性系数方法进行改进,以此分析框架结构各构件在特定荷载作用下的倒塌顺序。

同时,基于ANSYS/LS-DYNA程序数值模拟了框架的倒塌过程,并与试验实测位移进行了对比。

此外,也将理论分析的倒塌顺序和数值模拟结果进行了对比。

通过相互比较,验证了模型的正确性。

(2)其次,对爆炸冲击荷载的相关基本理论进行了归纳总结。

研究了爆炸荷载分类、基本参数、压力时程曲线衰减关系、爆炸冲击波的基本概念和爆炸冲击荷载计算方法等内容,并由此确定了本文所采用的爆炸荷载加载方法。

同时对数值模拟过程所需的材料本构模型、边界条件和构件连接条件、空气与炸药单元网格尺寸等方面进行了分析。

(3)再次,基于ANSYS/LS-DYNA程序研究了爆炸冲击荷载作用下RC框架的动力响应及倒塌过程。

重点研究了爆炸冲击波与框架结构的相互作用、框架结构构件的动力响应、框架结构在局部关键构件失效后的连续倒塌过程等三个方面。

(4)最后,采用关键构件法与拉结强度法对框架结构进行加强,以防止结构发生倒塌并提出相关设计建议。