关于混凝土框架结构的抗连续倒塌能力探讨
混凝土结构抗连续倒塌构造措施研究
对于第 1 类建筑由于其危险性很低 , 可以不考虑此类偶然事件灾害的影响 ; 2 第 类建筑危险性属较
低, 只需通过在结构中设置水平和垂直拉杆连接系统加强结构 的整体性 , 不需进行 At a a ( lr t Pt 改变 e e h n
传力路线) 分析计算 ; 3 第 类建筑危险性属 中等 , 除需设置拉杆连接系统加强结构的整体性外 , 还需采 用等效静力分析模型进行 At a a lr t Pt e e h分析 ; 4类建筑危险性高 , n 第 除设置拉杆连接系统加强结构 的 整体性外 , 还应采用非线性静力或动力 At a a 等方法进行分析. lr t Pt e e h n 本文 只讨论拉杆连接系统构造
析、 偶然作用的特点就是发生的机率很小但产生的破坏作用很大. 对于不同建筑 , 是否具有抗连续倒塌
能力, 所造成的人员伤亡、 财产损失和对社会功能影响也不同 , 因此不能一概而论. 本文结合我 国国情及 《 建筑抗震设防分类标准) B 0 2 — 04 参照英国、 ) 523 20 , G 美国设计 规范 , 根据建筑物遭 遇此类偶然事件 的
正在增加. 所以, 建筑抗倒塌设计策略应该是 : 通过加强结构系统 的整体性 , 增加结构的延性 、 连续性和 赘余度 , 使结构具有“ 搭桥” 能力和悬索作用 , 当部分构件破坏后能改变传力路线 , 将破坏 限制在允许的 范围内达到避免建筑倒塌 目的.
2 抗倒塌建筑分类
从结构连续倒塌概念可以看出, 结构抗连续倒塌能力的分析是针对偶然作用下 的结构进行性能分
时发生连续倒塌. 这种偶然事件可能造成部分结构或构件破坏 , 如果结构不能耗散偶然荷载产生的能量 或阻断破坏的发展 , 就会在垂直方向或水平方向引发连锁破坏 , 从而导致整个结构倒塌. 建筑抗倒塌设 计的困难首先是偶然事件的不确定性. 因为此类偶然事件属人为失误或故意破坏造成 , 它的不确定性远
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法探析
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法探析混凝土作为建筑工程的主体部分,在很大程度上决定了建筑工程的质量水平。
为了保证建筑工程的质量过关,必须要提高混凝土的质量水平。
在建筑工程质量中,必须要保证混凝土框架结构的抗连续性和抗倒塌性,以此确保建筑工程结构的稳定性和坚固性。
因此,在构建混凝土框架结构时,必须要对框架结构的抗连续性倒塌进行有效地设计,同时要找出设计方法,以此提高混凝土框架结构的抗连续性抗倒塌水平。
标签混凝土框架结构;抗连续性倒塌;设计方法混凝土框架结构连续性倒塌主要是由于发生突发事件,导致混凝土局部发生损坏的现象。
混凝土框架结构在发生损坏后,以此使其他局部结构也发生一系列的连锁反应,导致混凝土框架结构发生倒塌现象。
因此,必须要提高混凝土框架结构的整体性和连续性,同时也要加大混凝土结构的冗余度,以此提高抗连续倒塌的能力。
在本文中,主要是对混凝土框架结构抗连续倒塌进行设计,提高混凝土框架结构的整体性和稳定性。
一、混凝土框架结构混凝土抗连续倒塌的设计思想1、具备着一定的承载力混凝土框架结构在受到意外荷载的作用下,本身所具备的一定的承载力能够防止本身受到破坏。
要在容易受到撞击和人为破坏的部分加强构件,确保其本身具备较高的承载力,从而对局部进行加强。
但是对结构进行局部加强,并不能确保其他部位不会受到损坏,从而在对结构进行设计时,选择局部加强并不属于正确的选择,最好就是要降低意外事故发生的概率。
2、结构具备着备用荷载传递路径在发生意外事故时,混凝土框架结构具备着充足的备用荷载传递路径。
混凝土局部构件在受到破坏后,所具备的备用荷载传递路径能够将荷载和内力重分布进行有效的传递,不会发生大范围的坍塌。
3、能够有效的隔离结构分区,确保局部破坏是在分区范围中在平面大而层数少的结构在发生连续倒塌,而且呈现的是水平形态时,主要就是将结构分区进行隔离。
对于高层建筑在发生连续倒塌现象时,在发生水平性连续倒塌和竖向连续性倒塌时,并不能对连续倒塌的范围进行有效控制,因此,在混凝土框架结构设计中,并不能够使用这个方法。
多层钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌性能评估
基本内容
在过去的半个世纪里,随着全球城市化进程的加速,建筑物的安全性问题越 来越受到人们的。尤其是那些因某种原因导致“一个或几个结构构件突然失效, 然后其它毗邻结构构件次第失效直到整个建筑失效或其一大部分失效”的现象, 每一个失效事件都伴随着巨大的人员伤亡和经济损失。因此,对抗连续倒塌性能 的评估,成为当前工程界一个重要的研究课题。
3、梁柱截面尺寸较小,使得结 构在失去稳定性后容易发生连续 倒塌。
1、提高混凝土强度等级,采用高强度混凝土提高结构的抗连续倒塌能力; 2、增加配筋率,采用适当的配筋方式和布置提高结构的稳定性;
3、适当增加梁柱截面尺寸,以提高结构的整体稳定性。
参考内容二
引言
钢筋混凝土框架结构在建筑工程中广泛应用,其抗连续倒塌能力是保障建筑 物安全的重要性能。近年来,国内外频繁发生的建筑物倒塌事故引起了人们对建 筑结构安全的。因此,研究钢筋混凝土框架抗连续倒塌机制具有重要意义。本次 演示旨在探讨钢筋混凝土框架结构的连续倒塌机制,分析其影响因素,并提出相 应的预防和补强措施。
这些理论和模型主要围绕如何预测和防止结构在面临冲击时的连续倒塌。例 如,有一项理论提出了一种叫做“结构抗连续倒塌设计方法”的方法,这种方法 主要通过增强关键部位(如梁、柱等)的承载能力,以防止因冲击导致的连续倒 塌。还有一项模型则通过模拟结构在冲击下的反应,预测结构的剩余承载能力。
在实际工程中,对抗连续倒塌性能的评估常常需要结合特定的环境条件和实 际情况进行。例如,对于地震频繁的地区,钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性 能就需要特别。因为在地震过程中,结构可能会受到强烈的震动和冲击,如果设 计不当或者施工质量有问题,就可能出现连续倒塌的情况。
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法1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Design Method on the Progressive-collapse-resistance of RC framesYe Lieping, Lu Xinzheng, Li Yi, Liang Yi, Ma YifeiDepartment of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084Abstract: This paper firstly introduced the design objectives and corresponding specifications of the progressive-collapse-prevetion in different codes of foreign countries. Based on a number of calculations, with the consideration of the actual structures designed according to Chinese codes, and the design objectives for Chinese structures, the design methods for the progressive-collapse-prevention of Chinese RC frame structures are proposed in this paper, which include conceptual method, tie force (TF) method and alternative path (AP) method, together with corresponding detail design requirements.Keywords: frame structure, progressive-collapse-resistance, tie force method, alternative path, detail design1、引言结构是由若干结构构件连接形成、并能够长期安全可靠地承受其上各种荷载和作用的合理的整体承力骨架系统。
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。
钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计对策的探讨
5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON 2008N O .15SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON 建筑科学钢筋混凝土结构抗连续倒塌的能力是指结构因突发事件造成部分基本构件突然失效时,结构应能自行调整内力,阻止破坏过程的延续,从而保证结构整体不至于破坏的能力。
我们不能要求钢筋混凝土结构在受到偶然荷载的作用时完全不被破坏,而且这是很难实现的,也是不经济的。
因此针对偶然荷载的作用,对建筑物的要求是能够将其破坏范围限制在人们可以接受的范围内,也就是要求建筑物具有抵抗连续倒塌的能力。
1钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计的原则1.1抗倒塌设计的经济性防止建筑结构发生连续倒塌的最根本目的是为了减少由于倒塌而引起的人员和财产的损失。
基于防止倒塌的目的,人们必然会想到增加建筑物对于偶然荷载的抵抗能力。
然而,对于结构抗力的增加,其导致的直接后果就是造价的增加。
在我国现行的设计规范中,采用的是以概率理论为基础的极限状态设计法。
通常结构上的作用,除永久作用以外,都是不确定的随机变量,有时还与时间参数、甚至与空间参数有关。
这种设计方法将结构上的作用效应作为随机变量,采用概率论的方法进行描述。
对于爆炸这种偶然荷载的作用,从统计学上来讲,其有两个重要特征是我们在研究结构的抗倒塌性能时不容忽视的:一是具有极度的不确定性。
这种荷载的作用时间,作用在结构上的位置,作用的大小以及以何种方式作用在结构上都难以确定。
二是这种作用从概率上来讲属于小概率事件,在现行的设计规范中不考虑这种小概率事件。
与之相矛盾的是,一旦小概率发生,就会产生极为严重的后果。
针对偶然作用进行设计,增强结构的抗力,会对防止连续倒塌发生起到一定效果。
如果按现有的可靠度水平针对偶然荷载进行设计,除了增加结构的抗力以外,更多的是结构造价的增加。
在建筑的造价与安全风险之间是二者的平衡关系。
连续性倒塌
梁柱单一构件失效对结构整体稳定性的影响摘要:自然灾害和恐怖袭击导致的结构连续性倒塌事件,往往会造成巨大的人员伤亡和社会财富损失,并产生不良的社会影响。
近年来,抗连续性倒塌设计与分析方法的研究越来越受到重视,已成为结构工程界的一个研究热点。
一些国家已经制定了相应的防止连续性倒塌的设计规范,但我国规范中尚无抗连续性倒塌的详细设计方法,还存在各种问题需要解决。
本文对抗连续性倒塌设计与分析的若干基本问题进行了探讨,并以一具体结构模型为例,分析总结了按照我国现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗连续性倒塌能力。
本文的主要工作如下:(1)简要介绍了框架结构连续倒塌的研究背景和意义,总结了国内外研究现状以及存在的问题,并说明了本文研究的目的和内容。
(2)对备用荷载路径法使用中所涉及的几个关键问题结合国外规范进行总结和介绍,并指出了其中的注意事项,供研究和设计人员参考并为本文后续的分析工作做了铺垫。
(3)简单介绍了ANSYS 软件,说明了ANSYS 软件的一般流程。
(4)采用备用荷载路径法中的非线性静力分析方法以一幢7 层框架结构为研究对象,分析模型结构在局部构件破坏后的抗倒塌性能。
关键词:框架结构;连续性倒塌;备用荷载路径法;ANSYSAbstract: Building progressive collapse caused by Accidents and terrorist attacks, usually leads to great casualties and wealth lost , and may also have a badly social impact. In recent years, more and more research effort has been focused on the method for structural design and analysis to prevent progressive collapse. Progressive collapse of building structures has become a research hotspot in structural engineering. Design codes for the prevention of progressive collapse are available in some countries. However, there are no detailed design methods to resist progressive collapse in Chinese codes. There are various problems need to be solved. In this thesis, some basic problems of design and analysis for resisting progressive collapse are discussed. The capacity to resist progressive collapse for RC frame structures,designed according to the codes for seismic design of buildings, is analyzed using a specific structure model.The main work of this thesis is as follows:(1)Briefly introduced the study background and significance of the progressive collapse of frame structure, Summarizes the domestic and foreign research present situation and the existing problems, and illustrates that the purpose of this study andcontent.(2)Several key problems concerning the use of Several key problems concerning the use of the alternative load path method are summarized and introduced with reference to the foreign codes, and the notice items is pointed out, providing some references to the study and design staff and providing a basis for subsequent analyses work of this paper.(3)introduced the ANSYS software, illustrates the general flow of ANSYS software.(4)By using nonlinear static analysis of the alternative load path method, taking a RC frame structure of seven layers as research object, analysis the performance of resist progressive collapse of the RC frame structures. Keywords: frame structure; Progressive Collapse ; the alternative load path method;ANSYS1 绪论1.1 研究的背景和意义结构连续性倒塌是指结构由于突发事件的发生造成结构发生初始局部破坏,继而引起与破坏构件相连的构件连续破坏,最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌,然而不同的设计规范对连续性倒塌的定义略有差别。
混凝土结构防连续倒塌设计原则
混凝土结构防连续倒塌设计原则
在混凝土结构设计中,防止连续倒塌是一项至关重要的工作,对于建筑物的安全性和稳定性起着至关重要的作用。
以下是混凝土结构防止连续倒塌设计的一些原则:
1.强度和稳定性
2.结构的承载能力
结构的承载能力是防止连续倒塌的重要因素。
设计时应根据建筑物的用途和设计要求合理确定结构的承载能力,并采取适当的措施来增强结构的承载能力,如增加钢筋数量和重力柱的尺寸等。
3.结构的抗震性能
抗震性能是混凝土结构防止连续倒塌的重要方面。
设计时应充分考虑地震荷载对结构的影响,采取适当的抗震措施来增强结构的抗震能力,如采用抗震钢筋、增加剪力墙等。
4.结构的抗火性能
5.结构的变形控制
6.结构的监测与维护
7.紧急避难和逃生通道
总之,混凝土结构防止连续倒塌设计的原则包括强度和稳定性、承载能力、抗震性能、抗火性能、变形控制、监测与维护以及设置紧急避难和逃生通道等。
只有在满足这些原则的基础上,才能确保混凝土结构的安全性和稳定性。
提高钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌对策研究
平拉 杆 而言 , 应该 在 建 筑 物 的每个 屋 面 和楼 层 沿 着 角柱 的方 向 , 将拉 杆锚 固在结构 之 内 , 其 承重 水平 应
界各 国的广泛关注。抗连 续倒塌 性能在 很大 程度 上- 9抗 震 性能相似 , 均在延 性、 整体 性 以及连 续性 等方 面有较 高 的要 求。从建 立科 学的拉结系统 、 加 强各 级结构设计 以及增 强钢
筋混凝土 结构 的 四种特 性等三个方面 , 对 钢筋混凝 土框架 结 构抗连续倒塌进行 了分 析和研究 , 有针对 性地 提 出了相应 的
・l 9・
续倒塌能力有很大的帮助 , 所 以对拉 杆进行合理配 置具有很重要的现实意义。在拉杆安置过程中 , 可 以在建筑物结构 内部放置竖直和水平两个方 向的拉 结筋 , 这 样有 助 于结构 紧 密地连 接在 一起 , 结 构 的延 性和整体性得到了增加。这种拉杆设置即使在遇到 外界重大荷载作用力时, 也能够对连续倒塌具有一 定的抵抗能力。在实际建筑物 的拉杆设计 中 , 可以
要: 国 内外 先 后 发 生 多起 建 筑 物 连 续 倒 塌 事 件 , 造成 了
巨大的生命财产损失 , 建 筑物的抗连 续倒塌性能 已经 引起 世
结构中的拉杆包含两个类别 , 即竖直拉杆和水平拉
杆, 在 进行 配置 时应 根据 各 自的特 点进 行分 类 配置 , 以有效 地增 加建 筑 物抗 连续 倒塌 的能 力 。 1 . 2 合理计 算 拉杆 承载 力 合 理配 置拉 杆结 构 的前 提是准 确计 算 出拉杆 的 承 载力 , 这样 才 能准 确地 对拉 杆进 行分 配 。然而 , 不 同类 型 的拉 杆 的计 算 方法 不 尽 相 同 , 这 就 要 求 设 计 人员 在对 拉杆 位 置进 行 设 计 之 前 , 分 类 别 地 对 拉 杆 的承 载力 进行 合 理 计 算 。对 于 内部 拉 杆 而 言 , 应该 在建 筑物 的每 个 楼板 和梁 的 内部 进 行分 配 , 主要 线 路是 沿着 结构 平 面 的一 侧 一 直 连 接 到另 一侧 ; 对 于 周边 拉杆 而言 , 应 该 在建 筑 物每 个 屋 面 和 楼 面 的周
混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析及加固措施
混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析及加固措施摘要:本文对按照我国现行混凝土结构设计规范(GB50010-2010)设计的四层混凝土框架结构进行了连续倒塌分析。
主要参照DOD2009提供的设计流程,基于SAP2000通用软件,采用拆除构件法,分析结构在单个柱失效情况下的抗倒塌能力。
对其抗倒塌能力薄弱环节进行加固,并分析了我国现行规范要满足框架结构抗连续倒塌设计需要的加固环节和范围,为今后框架结构进行抗连续倒塌设计提供理论和实用的方法。
关键词:混凝土框架;连续性倒塌;拆除构件法;加固措施;数值模拟1.引言结构的连续倒塌是由偶然荷载造成结构的局部破坏,进而引发连锁反应导致破坏向结构的其它部分扩散,最终使结构主体丧失承载能力,造成大范围坍塌。
近年来,由于火灾、地质灾害、恐怖袭击、燃气爆炸等引发的连续倒塌正对人们的生命、财产安全造成巨大的威胁,并产生严重的社会影响。
因而抗连续倒塌问题已日益受到公众的关注和研究者的重视,并成为近年来结构领域的热点问题。
国际上,对结构的连续倒塌问题已进行了四十多年的研究,从1968年英国Ronan Point公寓楼倒塌事件开始,此后的十余年中,出现了很多连续倒塌领域的权威论文。
1995年美国的俄克拉荷马市爆炸事件之后,很多工作者针对该事件中建筑物的破坏撰写了一些关于倒塌破坏和连续性的调查研究论文。
其中有很多文章指出了未来设计规范中需要考虑的设计推荐标准。
自2001年美国9•11事件后,土木工程界对建筑结构连续倒塌的关注程度居于最高水平。
[1]目前,一些国外的规范中均有改善结构抗连续倒塌能力的相关规定。
英国是最早对建筑结构进行抗连续倒塌设计的国家之一。
为了防止结构发生连续倒塌,英国设计规范BS8110[2]提出了三个准则:首先控制事件的发生,也就是消除或减少偶然事件的发生;其次保证结构具备一定的连续性和冗余度;此外对关键构件要明确考虑偶然作用的影响。
欧洲的Eurocode1[3]规定,结构必须具有足够的强度以抵御可预测或不可预测的意外荷载,规范中分两个方面进行抗连续倒塌设计,一方面基于具体的意外事件,另一方面独立于意外事件,该设计的目的在于控制意外事件造成的局部破坏。
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法
混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计方法摘要:我国社会经济在快速发展,而建筑行业的发展速度也在不断提高,而混凝土框架结构施工对于建筑行业的发展具有重要作用和意义。
但依照我国现阶段混凝土框架结构抗连续性倒塌设计工作的现状看,其设计的方式和理念具有重要作用,从而突出混凝土框架结构抗连续性的倒塌设计工作的重要性。
因此,本文主要针对混凝土框架结构的抗连续性倒塌设计工作的状况进行分析和研究,并提出科学合理的建议。
关键词:混凝土;框架结构;抗连续性;倒塌设计;设计方法随社会经济的快速发展,人们整体生活水平质量在不断提高,同时人们逐渐提高对混凝土框架结构自身稳定性的重视程度,而这对于房屋建筑工程施工的扛倒塌性也具有重要作用和意义。
所以,在实际应用混凝土框架结构施工技术的过程中,就需要提高对施工的投资力度,从而进一步保证混凝土框架自身具备稳定性和安全性的特点。
1.混凝土框架结构连续性倒塌设计的现状对于混凝土框架结构自身的荷载力和作用来说,经常会随环境变化而发生改变,而我国建筑结构设计的标准主要分为永久荷载与作用和可变荷载和作用以及偶然荷载与作用这三个方面。
其中对于永久荷载与作用的数值都能够对其进行估计,还需要依照相关规定和标准,从而确保混凝土框架结构设计具备合理性的特点,从而降低避免问题出现的概率。
另外,对于偶然荷载与作用来说,其自身的数据和作用都不能够进行估计,在这样的情况下,就会提高对混凝土框架结构设计工作的难度。
除此之外,对于偶然荷载与作用来说,在开展结构设计工作的过程中,需要避免混凝土框架内部结构遭受到奥破坏,最终避免结构出现倒塌的现象。
2.混凝土框架结构抗连续性倒塌设计的理念2.1其自身具备较强的承载力对于混凝土框架结构来说,经常遭受到外界因素的影响,从而对混凝土框架结构自身的承载力造成影响。
所以,在这样的情况下,就需要进一步强化构件自身的强度,保证混凝土结构自身具备较强的承载力,从而确保混凝土框架结构设计工作的顺利开展。
混凝土框架结构的抗连续倒塌拉结强度设计方法
DoD2010:取消了05版中Ft=4no+20的规定 并将基本拉结强度提高了20%。
June 10, 2010
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现有拉结法的改进
现有悬链线模型没有考虑的因素 空间拉结作用
梁的极限转动能力是一定的,与结点连接的不同 跨度的梁的塑性铰不可能同时达到极限转动角, 跨度最短的梁会首先破坏,使得拉结失效。
现有拉结法设计 2.24 (12.00%) 2.48 (6.44%) 3.04 (4.47%) 3.78 (3.85%) 4.39 (3.05%) 5.00 (2.67%) 5.50 (2.61%) 5.57 (2.58%) 32.00 (3.90%)
June 10, 2010
改进拉结法设计 3.04 (51.81%) 2.68 (14.84%) 3.14 (7.75%) 3.73 (2.58%) 4.32 (1.55%) 4.99 (2.46%) 5.41 (0.93%) 5.47 (0.74%) 32.78 (6.42%)
水平向: L1
L12 +
∆2
i FT 1
=
L2 L22 +
∆2
i FT
2
竖直向:q(L1 + L2 ) =
∆ L12 +
∆2
iFT1
+
∆ L22 +
∆2
iFT 2
FT1 ≈ FT 2 FT1 = qL1L2 / ∆
共结点的另外一个方向上的梁也满足
FT 3 ≈ FT 4 FT 3 = q ' L3L4 / ∆
拆除构件法设计
2.27(13.50%) 2.64(13.30%) 3.09(6.19%)
钢筋混凝土结构连续倒塌分析及设计综述概要
TECHNOLOGY WIND1968年5月16日发生在英国伦敦的Ronan Point 公寓倒塌事件,引起人们对高层建筑因部分结构或构件破坏而导致整个结构破坏的广泛关注。
2001年9月11日美国世贸中心由于飞机撞击和随后的大火造成的彻底坍塌。
从此,美国工程界开始真正关注建筑防倒塌问题,一些规范和标准增加了有关避免连续倒塌方面的要求,并提出相应的设计方法。
连续性倒塌是指结构在结构遭受意外荷载时,结构的局部构件形成初始破坏,随后破坏向周围发展,最终形成大范围的倒塌甚至整体倒塌。
引起结构连续性倒塌的原因主要有强震、撞击和爆炸等。
1钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析对混凝土框架结构进行连续倒塌分析,目的是为了研究结构的连续倒塌机理、抗连续倒塌的能力和提高抗连续倒塌能力的方法。
从分析过程来看,连续倒塌分为连续倒塌风险评估和连续倒塌仿真。
前者采用合适的分析方法对已有空间结构或拟建空间结构进行连续倒塌风险分析,主要应用于抗连续倒塌设计;后者则对结构连续倒塌的全过程进行模。
1.1连续倒塌判定准则采用合理的破坏准则是进行连续倒塌分析的前提。
目前提出的破坏准则有很多,按层次分,有材料层次、构件层次及结构层次;按类型分,有强度准则、变形准则、机构准则、稳定准则、疲劳破坏准则、能量准则等。
目前,相关文献给出利用能力需求比来作为判断准则。
能力需求比定义为:DCR=Q UD Q CE,其中Q UD 是结构构件实际承受的力,Q CE是结构构件计算出的极限承载力。
并且允许混凝土和钢筋的强度超强25%。
对于典型结构布局,当DCR ≤2时,认为是满足抗连续倒塌能力的;对于不对称结构布局,当DCR ≤1.5时,认为是满足抗连续倒塌能力的。
1.2连续倒塌机理竖向构件失效后,跨越该竖向构件的框架梁的极限承载力可按两种机制确定:在小变形阶段,框架梁的极限承载力以梁端塑性铰的抗弯承载力提供,称为“梁机制”;在大变形阶段,梁端塑性铰承载力丧失,框架梁的极限承载力以梁内连续纵筋轴向极限拉力的竖向分力提供,称为“悬链线机制”。
框架结构抗连续倒塌设计与研究现状
框架结构抗连续倒塌设计与研究现状摘要:结构在因意外事故发生局部破坏后可能会造成连锁反应而导致大面积坍塌,形成连续倒塌破坏,造成大量人员伤亡与经济损失。
连续倒塌主要可分为两种形式,分别为竖向连续倒塌和水平连续倒塌,目前大部分连续倒塌相关实验与研究针对竖向连续倒塌问题,而实际事故中连续倒塌还可能在水平向传播造成破坏的加剧。
关键词:钢筋混凝土框架结构;水平连续倒塌;数值模拟引言:所有类型的公共和私人建筑都有可能遭受极端事件的影响,如台风、地震、海啸、爆炸、车辆撞击、火灾、甚至恐怖主义袭击。
此类事件通常会对建筑结构造成局部破坏,从而导致大部分或整体结构逐步坍塌,这就是连续倒塌[1]。
连续倒塌可理解为由局部破坏引发后续一系列破坏的过程,建筑的连续倒塌往往伴随着严重的经济损失和生命危险。
连续倒塌的原理[2]如图1-1所示,由于意外情况导致结构的某处局部构件破坏并失效,剩余结构中的部分结构会充当替代传力路径,在内力重分布的过程中结构会发生较大变形,而之后的连续倒塌可分为以下两种形式:1)竖向连续倒塌:当破坏构件周围的竖向构件抗侧刚度和承载力较高,且水平向构件的承载力和变形能力不足时,倒塌仅在竖向传播。
2)水平连续倒塌:当破坏构件周围的竖向构件抗侧刚度和承载力不足时,倒塌不仅会在竖向传播,还会沿水平方向传播。
图1-1 框架结构的连续倒塌从图1-1中可以看出,水平连续倒塌比竖向连续倒塌造成的整体结构破坏范围明显更大,严重威胁建筑的安全。
在倒塌过程中,水平连续倒塌通常伴随着竖向连续倒塌,但目前连续倒塌的科研和工程实践大部分都只是关于竖向连续倒塌,关于水平连续倒塌方面的相关研究较少,然而由于实际条件有限,无法进行整体结构水平连续倒塌的试验研究。
因此可以首先使用Marc有限元软件模拟分析前辈完成的连续倒塌试件,对比模拟结果与试验测得的实际结果,确保有限元模拟结果的准确性后再开展关于某六跨七层整体钢筋混凝土框架结构的数值模拟分析,该整体结构平面图为中心对称正方形,故初始破坏柱只需取正方形内八分之一对称区域内的十根柱,取一层、四层、七层三个楼层内的所有工况进行模拟,提取典型工况进行详细分析,并整理分析每个楼层所有工况下的倒塌情况。
钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力及延性分析
中图分类号 : T U 3 7 5 . 4 文献标志码 : A
An a l y s i s o n r e s i s t a n c e a n d d uc t i l i t y o f p r o g r e s s i v e
t he t e s t d a t a. On t h e ba s i s o f p r o g r e s s i v e c o l l a ps e o wn c h a r a c t e r i s t i c s, t h e v i e wp o i n t t h a t t h e d u c t i l i t y r e q ui r e me n t wa s di f f e r e n t b e t we e n p r o g r e s s i v e c o l l a p s e a n d s e i s mi c wa s pr e s e n t e d. Th e d e in f i t i o n a n d c a l c u l a t i o n me t h o d o f d u c — t i l i t y c o e f f i c i e n t we r e g i v e n.Co mb i n i n g wi t h a n a l y s i s o n p r o c e s s , me c h a n i s m, r e s i s t a n c e a n d d u c t i l i t y, d u c t i l i t y — d e - s i g n r e q ui r e me n t s or f p r o g r e s s i v e c o l l a p s e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a me s t r u c t u r e s we r e p u t f o r wa r d. Ke y W o r d s: p r o g r e s s i v e c o l l a p s e; r e s i s t a n c e; d uc t i l i t y f r a me s t r u c t u r e; r e i n f o r c e d c o n c r e t e
浅谈混凝土结构防连续倒塌设计原则、要求及方法
浅谈混凝土结构防连续倒塌设计原则、要求及方法随着经济的发展,我国建筑工程的规模逐渐扩大,并得到了迅猛发展。
同时,建筑结构防连续倒塌也越来越受到业界的关注。
本文从混凝土结构防连续倒塌设计原则、要求及方法三个方面进行了详细的分析探讨。
标签:混凝土结构;防连续倒塌设计;原则;要求;方法连续倒塌就是指在正常使用条件下由于突发事件引起结构发生初始局部破坏,破坏沿构件传递,最终导致建筑物发生整体或不成比例的大范围倒塌。
连续倒塌的发生概率虽小,但其影响与损失却是巨大的。
引起建筑物发生连续倒塌的主要原因是偶然荷载的作用,包括地震或飓风等不可抗拒因素引起的偶然荷载,或者地基的局部失效以及混凝土结构设计带来的失误。
因此,对混凝土结构防连续倒塌设计原则、要求及方法进行系统研究是非常有必要的。
一、混凝土结构防连续倒塌设计的原则1、立足全局,提高局部。
必须要立足于结构整体性能来探讨和分析结构防连续倒塌能力的提高,要具体以提高最低强度、冗余特性和延性能力等局部来实现,常见方法有拉结力设计、构造设计以及备用荷载路径设计等。
通常情况下,在突发事件下局部破坏是无法避免的,而加强局部防连续倒塌能力,无疑对降低突發事件对整体结构影响度具有重要作用,更为关键的是,局部加强能够提高结构的整体能力,进而有效避免因局部破坏而导致的结构整体性连续倒塌的严重问题。
2、全面考虑,区别对待。
事故的发生是无法预测的,并且具有概率小危害大的特征,随着建筑业的发展,突发事件发生率也在逐渐上升。
降低结构遭受突发事件的影响度是业界同行必须重视的一个问题。
不同结构体系具有不同的防连续倒塌能力,所以一定要具体问题具体分析,对各类结构体系的能力特征加以全面考查和分析。
二、凝土结构防连续倒塌设计的要求1、结构冗余特性冗余性就是指结构遭到局部破坏后改变原有的受力分布以实现新的平衡状态的能力特性,良好的冗余特性可以在局部遭到破坏后而避免向外扩展,进而有效确保了整体结构的平稳性,避免整体连续倒塌的问题出现。
钢筋混凝土单向梁板子结构抗连续倒塌试验研究
钢筋混凝土单向梁板子结构抗连续倒塌试验研究今天我们聊聊钢筋混凝土单向梁板子结构的抗连续倒塌试验。
说到“抗连续倒塌”,你可能会想,“这听起来像是大工程的专有名词”。
也不完全是,咱们通俗点讲,就是看看一种结构在发生灾难性破坏时,能不能扛住,防止整个结构像多米诺骨牌一样倒塌,连锁反应把周围的部分一起带垮。
是不是听着就让人有点“心惊胆战”的感觉?但这个话题背后,隐藏的可不仅仅是工程师的脑洞,还有它对我们日常生活的影响。
举个例子吧,要是楼顶掉下来块大石头,我们底下的人岂不是要遭殃?如果能通过实验让结构不轻易倒塌,咱们的“屋顶”岂不就更安全了?钢筋混凝土是啥呢?它是咱们日常生活中常见的建筑材料,不管是大楼、桥梁还是道路,几乎都离不开它。
钢筋是骨架,混凝土是“肌肉”,二者结合,形成了坚不可摧的“铁打的堡垒”。
那问题来了,光是强度高的材料能不能保证结构不倒塌?嗯…这可就不单单是材料的事了。
大家想想,钢筋混凝土的梁板结构,能承受的力并不是无限的。
你把压力一直往上加,哪怕钢筋和混凝土都很结实,也有“承受不住”的时候。
就像一个人跑步跑得再快,终究得停下来喘口气,休息一下,不能一直狂奔下去吧。
而在实验中,我们要做的,就是模拟这种极限状态,看看梁板结构在不同情况下的表现。
比如,假设一个梁板的某个位置突然损坏了,原本靠这个位置支撑的整个结构会发生怎样的反应?是直接崩塌,还是还能顽强支撑一段时间,给人逃生的机会?这些问题看似简单,但背后却牵涉到复杂的力学原理和数不清的计算。
说到这里,大家可能会有个疑问:“这不就是找麻烦吗?”对呀,就是为了找麻烦。
你不把结构推到极限,你怎么知道它到底有多坚强?实验的过程就像是让一个人把自己的“脆弱”暴露出来,好让他改进自己,变得更强。
这里面有时候看起来挺吓人的,但你想想,要是结构一开始就能承受住这些压力,那遇到真正的自然灾害时,岂不是能更好地保护大家?再来说说抗连续倒塌的试验。
其实呢,这个试验的设计不仅仅是看你能不能防止一个地方倒塌,还得考察它发生破坏之后,周围的结构能不能撑得住。
钢筋混凝土结构抗连续倒塌能力研究的开题报告
钢筋混凝土结构抗连续倒塌能力研究的开题报告一、课题背景和研究意义在地震、火灾、爆炸等自然灾害或人为因素的影响下,建筑结构的强度和稳定性可能会受到影响,导致倒塌事故发生。
对于高层建筑、桥梁等大型工程来说,其倒塌所造成的人员伤亡和财产损失都将非常严重。
因此,对于建筑结构的抗连续倒塌能力进行研究和提高至关重要。
目前,国内外学者已经对建筑结构的抗连续倒塌能力进行了许多研究。
其中,钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构形式,其具有粘结牢固、承载能力强等优点,广泛应用于各种建筑工程中。
因此,对钢筋混凝土结构的抗连续倒塌能力进行研究,有助于提高建筑工程的安全性和稳定性。
二、研究内容和方案本研究主要从以下几个方面进行探讨:1. 国内外已有的相关研究成果综述:介绍目前已有的有关钢筋混凝土结构抗连续倒塌能力的研究成果和方法,包括材料试验、数值模拟和现场试验等。
2. 基于有限元方法的数值模拟分析:采用ANSYS等有限元软件,对不同类型的钢筋混凝土结构在进行地震、火灾、爆炸等极端情况下的稳定性进行模拟分析,分析其抗连续倒塌的能力以及影响因素。
3. 试验研究:采用实验室试验和现场试验相结合的方法,对钢筋混凝土结构进行抗连续倒塌能力的测试,从而验证数值模拟结果的准确性。
4. 结果分析及对策措施:根据试验和模拟结果,对钢筋混凝土结构的抗连续倒塌能力进行分析和总结,提出相应的对策措施,以改善结构设计和施工质量。
三、研究进度和预期成果目前,已经完成了相关文献综述和实验计划的设计。
接下来,将进行试验、数值模拟和结果分析等工作。
预计在一年内完成试验工作,并取得初步的实验结果。
通过对研究成果的总结和分析,可以提出相关的对策建议,进一步提高钢筋混凝土结构的抗连续倒塌能力,提高建筑工程的安全性。
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关于混凝土框架结构的抗连续倒塌能力探讨
摘要:结构的安全性对于钢筋混凝土框架结构来说是非常重要的,尤其是现在
面对环境的变化,自然灾害频发,这就对钢筋混凝土框架结构的安全性要求比较高,比如在发生地震灾害时,钢筋混凝土框架结构不会马上倒塌,拥有抗连续倒
塌的能力,拥有一定的变形能力,给人们以安全的保障。
【关键词】混凝土;框架结构;抗连续倒塌能力
1对于我国现在钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌的现状
最近几年,建筑物倒塌的案例越来越多,这也引起了国内外专业人士的重视,对于我国的国内建筑物钢筋混凝土框架结构的发展比起国外的研究起步晚,对于
该领域还没有完善规定和相关的条文,相对于西方的发达国家,我国对混凝土框
架结构的抗连续倒塌的能力的研究还比较落后,为此,我们以后要付出更大的努
力和更大的工作量来对该领域进行相关的研究。
2混凝土框架结构混凝土抗连续倒塌的设计思想
2.1具备着一定的承载力
混凝土框架结构在受到意外荷载的作用下,本身所具备的一定的承载力能够
防止本身受到破坏。
要在容易受到撞击和人为破坏的部分加强构件,确保其本身
具备较高的承载力,从而对局部进行加强。
但是对结构进行局部加强,并不能确
保其他部位不会受到损坏,从而在对结构进行设计时,选择局部加强并不属于正
确的选择,最好就是要降低意外事故发生的概率。
2.2结构具备着备用荷载传递路径
在发生意外事故时,混凝土框架结构具备着充足的备用荷载传递路径。
混凝
土局部构件在受到破坏后,所具备的备用荷载传递路径能够将荷载和内力重分布
进行有效的传递,不会发生大范围的坍塌。
2.3能够有效的隔离结构分区,确保局部破坏是在分区范围中
在平面大而层数少的结构在发生连续倒塌,而且呈现的是水平形态时,主要
就是将结构分区进行隔离。
对于高层建筑在发生连续倒塌现象时,在发生水平性
连续倒塌和竖向连续性倒塌时,并不能对连续倒塌的范围进行有效控制,因此,
在混凝土框架结构设计中,并不能够使用这个方法。
在选择备用荷载传递路径的方法时,首先要将构件连接和拉结力的最低要求
进行有效的规定,同时要确保整体结构的连续性,当结构部件在失去支撑力的时候,依然有足够的承载能力可以维持。
其次要将可以接受局部破坏的范围进行明
确的规定,并且结构体系在形成受力骨架时,能够承受跨越局部破坏的范围。
3 混凝土框架结构抗连续倒塌设计方法
3.1 概念设计主要从结构整体性、延性、冗余度和构造措施等结构设计概念,
来改善结构抗连续倒塌能力。
各国规范和设计指南均强调了抗连续倒塌概念设计
重要性。
研究表明,对于充分考虑地震作用进行设计结构,结构本身已具备较好
整体性和延性,能一定程度上抵御连续倒塌发生。
在此基础上,针对结构可能发
生连续倒塌工况,采取一些概念性设计措施,一般情况下可取得良好效果,也不
会过多增加造价。
概念设计一般包括以下几个方面。
(1)合理结构方案和结构布置,避免存在可能引发连续性倒塌薄弱部位。
(2)加强构件间连接构造,增强结构整体性和连续性。
(3)增加结构冗余度,使结构具有多个荷载传递路径及其传递能力。
(4)采用延性构造措施,使可能发生失效破坏部位具有足够延性。
(5)考虑反向荷载作用。
3.2 局部结构加强
根据研究对象不同,可将局部结构加强措施分为三种,一是局部构件强度及
延性加强;二是结构冗余度加强;三是结构局部关键节点强度及延性加强。
对局部构件强度及延性加强(关键构件法),可以降低意外事件下局部破坏
发生概率P(LD|H)。
该方法要求结构一部分或某个构件可以直接抵抗特定非常
规荷载而不发生破坏。
在结构设计过程中,对遭遇意外事件概率较大构件进行一
定程度加强,在意外事件作用下,该构件失效概率将显著降低。
又如,用韧性较
好材料外包结构局部主要受力构件,可降低其直接接触爆炸可能性,提高构件对
爆炸冲击抵抗能力,降低局部破坏发生概率。
通常情况下,可将结构冗余度等效为结构超静定次数。
提高结构超静定次数
是提高结构抗连续性倒塌能力一个有效措施。
在局部破坏情况下,结构超静定次
数越高,其所能提供备用荷载传递路径也就越多,剩余结构在短时间内维持稳定
可能性也就越大。
此外,在超静定结构体系中,塑性铰可以在构件多个位置形成,提高了备用荷载传递路径形成可能性。
通过增加结构冗余度,可以降低局部破坏
下结构连续性倒塌概率P(C|LD)。
结构体系发生连续性倒塌概率除了与构件强
度以及整体结构冗余度相关外,连接节点强度和延性也直接影响着结构体系承载
能力及耗能能力。
对于钢结构而言,节点设计更是整体设计环节中最为重要部分。
3.3 拉结强度设计
拉结强度设计是对结构构件之间连接强度进行验算,使其满足一定强度要求,以保证结构整体性和备用荷载传递路径及其传递能力。
在棍凝土框架结构中,对
水平构件拉结强度设计可看做是一种近似于拆除构件设计方法,简单来讲,就是
将假定拆除竖向构件后,跨越它水平构件简化为悬链线和梁机构,并计算出构
件间贯通钢筋最小强度。
由于梁机构内轴力较小,所以梁支座并不需要提供水平
方向约束,这样结构角部位处框架梁就只能够以梁机构提供抗连续倒塌承载力。
采用拉结强度设计不需要对混凝土框架结构进行受力分析,该设计方法简单易行。
3.4 拆除构件设计
拆除构件设计将结构中部分构件拆除,模拟结构初始破坏,通过有限元法分
析结构中部分构件拆除后剩余结构强度,判断结构是否会发生连续倒塌。
如果结
构发生连续倒塌,则通过增强拆除后剩余构件来避免连续倒塌,这种方法实质是
增强结构冗余度,提供有效备用传力路径,因此又可称为“替代路径设计法”。
如
果一个构件无法找到替代路径,则该构件应被视为“关键构件”,使其具有足够强度,能一定程度上抵御意外荷载作用。
例如,英国以及欧洲相关规范规定,关键
构件在原有荷载组合基础上各个方向还应能承受额外34kN/m2均布荷载,该值是通过参考Ronan Point公寓承重墙失效荷载得到。
4结语
对于钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌的能力是非常重要的一个力学指标,
它对于结构的安全是一个非常严重的威胁因素,只要发生建筑物的连续倒塌破坏,会造成非常大的损失,对人们的生命财产造成威胁,目前无论是我国还是世界,
对于钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌的能力的研究还不是很彻底,还不能完全
控制建筑物的连续性倒塌破坏,所以,我们要继续加以研究和探索。
5【参考文献】
[1]蔡官民.钢筋混凝土结构抗连续倒塌能力研究[M].南昌大学,2008.
[2]童少轩.钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析方法研究[J].西安建筑科技大学,
2012.
[3]张素芬.钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析[M].湖南大学,2008.。