RC结构抗连续倒塌设计方法分析
爆炸荷载作用下RC结构连续倒塌研究
炸, 使得整个 2 2 层 高楼 的一个 角区发生塌落。英国和 欧洲 的设计标准都 为此做 了相应 的调整 , 以应对建 筑 物的连续倒塌 问题 。 自此之后 , 掀 起 了一场 建筑物 抵 抗 连续倒塌 的研究 热潮 。其 中 比较著 名 的有 Mc G u i r e
和B r e e m关 于建筑抗连续倒塌的研究报告 。 1 9 9 5年 4月 1 9 1 3, 位 于美 国 A l f r e d Mu r r a h州 的州
结构的连续倒塌研究 并不 是一个 新课题 , 自上 世 纪6 0年代起 , 相关 的专家 学者 已经对 此进行 了研 究 ,
整个 过 程 大 致 可 以分 为 三 个 阶段 。
关要求 , 而缺乏关于结构连续倒塌的设计规定和要求 。
2 国内外研 究现状分析 在整个高层结构动 力响应 的研究 历程 中 , 国内外
发生 了震惊 世界 的 “ 9 1 1 ” 事件, 整个世 贸 中心双 塔大 楼在飞机撞击下燃起 大火 , 并在 一个多小 时之后 轰然
仅会 使建筑物产生剧 烈震动 引发损 伤破坏 , 严重 时会 使结 构的关键结构构 件失稳 , 引发建筑 物发 生局部 甚 至整体的连续性倒塌 , 造成严 重的次生 灾害 和生命 财
而剩余结构就要在新 的受力情 况下进 行 内力 重分 布 ,
寻找新的平衡状态 , 最 终重新 达到平衡 或者 是结构 不 能满足新的平衡条件 , 从而引发结构 的连续倒塌 。
1 研 究背 景
《 建筑抗震设计规范》 。 。 第3 . 5 . 2 条 中提到“ 应避免 因
部分结构或构 件破 坏 而导 致整 个结 构 丧失抗 震 能力 或对重力荷载 的承 载能 力。 ” 虽 然在 条 文说 明 中进行 了定性说 明, 但是都是针 对地震 作用下结 构设计 的相
结构抗连续倒塌设计方法分析
结构抗连续倒塌设计方法分析
一、设计原理:
二、设计方法:
1.软弹性设计方法:该方法通过在结构中引入柔性元件,如阻尼器、
减震器等,来增加结构的柔韧性和耐动力,减少震动对建筑物整体的破坏。
这种方法适用于地震较为频繁的地区。
2.松散连接设计方法:该方法通过在结构构件之间采用可拆卸或可剪
切的连接方式,使建筑物在发生灾害时能够发生局部破坏而不致整体倒塌。
这种方法适用于抵抗爆炸、冲击等非地震灾害的建筑物设计。
3.层间位移控制设计方法:该方法通过在结构中设置层间位移抗力装置,使建筑物在受到地震动力作用时能够通过控制层间位移来减小震害。
这种方法适用于多层和高层建筑的设计。
三、应用案例:
1.东京湾岸城市防灾塔:该建筑采用了软弹性设计方法,在结构中引
入了大量的阻尼器和减震器,能够有效减少地震灾害对建筑物的破坏,提
高了建筑物的抗连续倒塌能力。
2.郑州绿博园展厅:该建筑采用了松散连接设计方法,在结构构件之
间采用了可拆卸的连接方式,使建筑物在受到风灾等非地震灾害时能够局
部破坏而不致整体倒塌。
3.台北101大楼:该建筑采用了层间位移控制设计方法,通过设置层
间位移抗力装置,使建筑物在受到地震动力作用时能够控制层间位移,提
高了建筑物的抗连续倒塌能力。
总结:结构抗连续倒塌设计方法是一项重要的工程技术,能够有效地降低地震等灾害对建筑物的破坏程度。
在实际设计中,可以根据具体的工程要求选择合适的设计方法,以提高建筑物的安全性和抗灾能力。
RC框架结构地震倒塌易损性分析的实用方法
RC框架结构地震倒塌易损性分析的实用方法
党王桢;梁兴文
【期刊名称】《震灾防御技术》
【年(卷),期】2015(010)004
【摘要】基于增量动力分析(IDA)的倒塌易损性分析方法是评估建筑结构抗地震倒塌能力的精细方法,但分析过程比较繁杂且非常费时.为了较快地评估建筑结构的抗地震倒塌能力,首先利用静力非线性(pushover)分析,获得结构倒塌能力的初步估计值Sa*,然后将每个地面运动记录调整到Sa*,对结构进行动力时程分析,记录结构的动力时程反应,利用IDA的思想得到结构的中值数倒塌谱强度SCT.该方法与传统的增量动力分析方法相比较,可提高计算效率,计算精度也满足要求.
【总页数】10页(P986-995)
【作者】党王桢;梁兴文
【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于谱匹配的近远场地震动作用下RC框架结构易损性分析 [J], 韩建平;魏世龙;张鑫
2.钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析 [J], 吕大刚;于晓辉;陈志恒
3.基于IDA方法的加固震损RC框架结构地震易损性分析 [J], 路沙沙;徐红;张亚楠;谢雨航;刘少栋
4.不同底部层高的RC框架结构地震易损性分析 [J], 邓夕胜;林嘉聪;蒋红雨;唐煜
5.RC框架结构地震易损性分析方法研究进展 [J], 刘洪波;佟瑶;蒋垚俊;丁嘉铭;张晶因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于ANSYS分析既有RC框架结构抗连续性倒塌的能力
第43卷第4期 山西建筑Vol.43No.42 0 1 7 年 2 月SHANXI ARCHITECTURE Feb.2017 • 37 ••结构•抗震•文章编号:1009-6825 (2017) 04-0037-03基于A N S Y S分析既有R C框架结构抗连续性倒塌的能力+部文杰赵子玉崔文搞(河北建筑工程学院,河北张家口 075000)摘要:采用ANSYS软件,建立了 RC框架结构有限元模型,并利用线性静力法,研究了四种不同失效工况下RC框架结构的抗连 续性倒塌能力,依据分析结果,提出了 RC框架结构的加固措施。
关键词:框架结构,连续性倒塌,有限元分析,加固措施中图分类号:TU311.41〇引言世界范围内建筑物因关键构件失效而造成的连续性倒塌事 故时有发生,造成了严重的人员伤亡及经济财产损失。
同时,大 量现存的既有建筑物并没有经过抗连续性倒塌能力设计,加之年 久失修等各种因素,已经出现了不同程度的损伤,存在着发生连 续性倒塌的风险。
所以,工程界越来越重视对于建筑物抗连续性 倒塌能力的研究。
陆新征、李易等通过对钢筋混凝土框架结构抗 连续倒塌过程的数值模拟,分析出倒塌过程中存在梁机制、转换 机制及悬链线机制三种抗力机制[1];易伟建、何庆锋等提出了模 拟框架结构倒塌破坏的拟静力试验方法,并完成了 4跨3层钢筋 混凝土平面框架的倒塌试验[2];肖岩、杨娇等通过CFRP加固框 架结构的试验研究,得出粘贴CFRP可以有效地提高结构的抗连 续性倒塌能力[3]。
本文结合某工程案例,通过ANSYS软件对某 三维RC框架结构进行线性静力有限元分析,研究不同失效工况 下结构的抗力性能,提出既有RC框架结构抗连续性倒塌能力的 加固措施及方法。
1分析方法及流程线性静力拆除构件法没有直接考虑材料的非线性及结构倒 塌过程中的动力效应,而是通过考虑荷载的动力放大系数来间接 模拟动力作用,通过考虑内力折减系数来近似模拟材料的非线S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S量安排带状绿地,丰富步行环境,提升轨道站点影响区周边的绿 地率(见图3)。
RC框架结构抗连续倒塌分析
RC框架结构抗连续倒塌分析
毛国栋;候俊;张华峰
【期刊名称】《广州建筑》
【年(卷),期】2013(041)005
【摘要】参考美国规范,运用拆除构件法,基于SAP2000通用有限元软件,对一按照我国现行规范设计的RC框架结构进行抗连续性倒塌分析,分析了移除失效柱后,剩余框架柱柱轴力的变化趋势,对比分析了柱失效位置对结构抗连续性倒塌性能的影响,并研究了层高对结构抗连续性倒塌性能的影响,得出在不考虑地震荷载作用时:角柱失效对结构影响最大;柱失效后,剩余结构的内力重分配只集中在失效跨内,失效点上方柱基本失去支撑作用;层高对结构抗连续性倒塌性能影响较小,建议结构层高取值在3.6m~4.2m之间.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】毛国栋;候俊;张华峰
【作者单位】西安科技大学,西安710054;西安科技大学,西安710054;西安科技大学,西安710054
【正文语种】中文
【相关文献】
1.带水平分布钢支撑RC框架结构的抗连续倒塌机理分析 [J], 张亮;郭小刚;周靖;王敏
2.RC框架结构抗连续倒塌研究 [J], 韦婷玉;翁运昊;张文硕;邓小芳
3.基于APM的RC框架结构抗连续倒塌研究概述 [J], 刘欢欢
4.RC框架结构基于抗连续倒塌破坏机制的对策研究 [J], 刘欢欢; 麻琳
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
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中小学RC框架结构教学楼抗连续倒塌分析的开题报告
中小学RC框架结构教学楼抗连续倒塌分析的开题报告一、选题背景、目的和意义随着我国城市化进程的加快和教育事业的不断发展,各地中小学校园建设项目如雨后春笋般涌现,其中教学楼是中小学校园的重要组成部分。
然而,随着近年来地震、台风等自然灾害频繁发生以及建筑物质量安全事故的频繁发生,校园教学楼的防抗震安全问题受到越来越多的关注。
特别是在汶川大地震、雅安地震等强震发生后,建筑物抗震性能的研究迫在眉睫,尤其是对于中小学校园建筑来说,必须要保证其人身财产的安全。
因此,对中小学RC框架结构教学楼的抗连续倒塌性进行研究,对于指导中小学教学楼的抗震设计和改进具有重要意义。
本文选取中小学RC框架结构教学楼为研究对象,旨在通过对该建筑物结构类型和特点的分析和研究,掌握其在地震和台风等灾害下的受力情况和变形状态,从而确立其抗连续倒塌能力的指标和评价方法,为今后类似建筑物的设计、监理和评估提供技术支持。
二、选题内容、思路和方法2.1 选题内容本文选取中小学RC框架结构教学楼为研究对象,拟通过以下几个方面对其抗连续倒塌性能进行分析:(1)该建筑物的结构类型及特点分析,包括建筑概况、结构形式、力学模型、受力机理等方面,从而建立仿真模型并开展模拟计算;(2)地震和台风等灾害作用下,该建筑物的受力情况和结构变形状态的分析,包括地震和台风荷载特点、建筑物体系破坏模式、抗震和抗风的结构措施等方面;(3)建立中小学RC框架结构教学楼的抗连续倒塌能力评价指标体系,包括层间位移比限值的确定、结构变形的计算方法、层间变形的控制与调控等方面;(4)通过实地调查、模拟计算和对比分析,对该建筑物的抗连续倒塌性能进行评价和提升,具体包括对工艺流程、材料选型、结构构造、抗震措施等方面的分析和改进。
2.2 思路和方法本文将采用文献资料查阅、实地勘测和有限元数值模拟等研究方法,从建筑物结构力学和工程力学等角度出发,探讨中小学RC框架结构教学楼在地震和台风等灾害下的受力情况和变形状态,为其抗连续倒塌性能的分析和评价提供参考。
RC框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析
文章编号:1000-4750(2021)06-0072-09RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析陈泽帆1,林楷奇1,陆新征2,李 易3(1. 福州大学土木工程学院,福州 350116;2. 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室,北京 100084;3. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124)摘 要:近年来,结构的抗连续倒塌问题在国内外引起了广泛关注。
RC 框架作为实际工程中最常见的结构形式被广泛研究。
然而,已有RC 框架梁柱子结构的连续倒塌性能相关研究多基于确定性分析且主要针对静力拆除构件工况。
该文基于OpenSees 分别建立了典型RC 框架梁柱子结构的静力和动力连续倒塌分析有限元模型,通过试验对比验证了模型的准确性。
在此基础上,考虑结构截面几何属性、材料特性等不确定性因素,基于拉丁超立方抽样生成不同模型并分析了结构不确定性对RC 框架梁柱子结构静力和动力抗连续倒塌性能的影响。
参数不确定性分析结果表明:悬链线机制对RC 框架梁柱子结构的抗连续倒塌性能十分重要;而以梁端转角达到0.20 rad 作为RC 框架梁柱子结构动力失效指标在一定程度上偏于保守。
参数敏感性分析结果表明:纵筋屈服强度、极限强度为影响RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌能力的主要因素。
关键词:钢筋混凝土框架;连续倒塌;不确定性分析;拉丁超立方抽样;有限元分析中图分类号:TU352.1 文献标志码:A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.07.0464UNCERTAINTY ANALYSIS ON PROGRESSIVE COLLAPSE RESISTANCEOF RC BEAM-COLUMN SUBSTRUCTURESCHEN Ze-fan 1, LIN Kai-qi 1, LU Xin-zheng 2, LI Yi3(1. College of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China;2. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Tsinghua University, Beijing 100084, China;3. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)Abstract: In recent years, the problem of progressive collapse of building structures has aroused widespread concern at home and abroad. As one of the most commonly used structure systems in engineering practice, the reinforced concrete (RC) frame structures have been widely involved in many existing progressive collapse studies. However, most of the studies were mainly based on deterministic and static analyses of column removal scenarios. In this study, the finite element (FE) model of a typical RC frame beam-column substructure is built based on OpenSees. Both static and dynamic progressive collapse analyses of the beam-column substructure are performed and validated against the experimental results. Furthermore, several structural models were generated for the uncertainty analyses by the Latin hypercube sampling method. The influences of various uncertainty factors are discussed, including the sectional geometries, material properties and so on. The results indicate that the catenary action plays a crucial role in RC frame beam-column substructures against progressive collapse.However, the use of 0.2 rad chord rotation as the failure index in the dynamic progressive collapse analyses is to a certain extent conservative. Moreover, according to the sensitivity analyses, the yield strength and ultimate strength of the longitudinal reinforcement are the major factors that affect the progressive collapse resistance of收稿日期:2020-07-19;修改日期:2020-09-26基金项目:国家自然科学基金项目(51908133)通讯作者:林楷奇(1990−),男,福建福州人,副教授,博士,主要从事结构工程研究(E-mail: ****************).作者简介:陈泽帆(1997−),男,福建龙岩人,硕士生,主要从事结构抗连续倒塌研究(E-mail: ****************);陆新征(1978−),男,安徽芜湖人,教授,博士,主要从事结构非线性仿真研究(E-mail: *****************.cn );李 易(1981−),男,湖北襄阳人,副研究员,博士,主要从事工程结构防灾减灾研究(E-mail: *************.cn ).第 38 卷第 6 期Vol.38 No.6工 程 力 学2021年6 月June2021ENGINEERING MECHANICS72RC frame beam-column substructures.Key words: reinforced concrete frame; progressive collapse; uncertainty analysis; Latin hypercube sampling;finite element analysis在美国土木工程协会的ASEC/SEI 7-10[1]中,结构的连续倒塌定义为:“由于初始的局部破坏在构件间扩散,最终导致结构整体倒塌或大面积的不成比例倒塌”。
RC框架结构体系的抗倒塌性能及可靠性分析
RC框架结构体系的抗倒塌性能及可靠性分析进入21世纪,全球高烈度地震频发,在我国,则经历了汶川、玉树地震两次大地震,造成惨重人员伤亡和财产损失。
地震发生时,建筑结构的倒塌是造成人员伤亡和财产损失的主要原因。
RC框架结构体系作为一种常见于多高层结构体系,常用于住宅、学校、商铺等人员密集的建筑中,历次大震震害表明,RC框架结构在大震作用下,面临抗倒塌能力不足的问题。
本文以RC框架结构为研究对象,对其在地震作用下的抗倒塌能力和抗地震倒塌可靠性展开了一系列的研究,重点研究了在ABAQUS/Explicit 中进行倒塌分析的相关分析技术、不同设防烈度的RC框架在不同烈度的地震动作用下倒塌模拟、RC框架在随机地震动作用下的抗倒塌可靠性等关键问题了,取得了以下主要研究成果:⑴研究了在ABAQUS/Explicit平台下进行RC框架结构动力倒塌灾变过程的模拟方法。
针对ABAQUS/Explicit模块中所集成的混凝土塑性损伤本构不能应用于三维纤维梁单元的缺点,利用ABAQUS/Explicit提供的VUMAT材料子程序接口,将一种兼顾计算效率和计算精度混凝土经验塑性损伤本构集成到ABAQUS/Explicit 模块中用于RC框架的动力倒塌模拟;⑵在ABAQUS/Explicit平台中利用所开发的VUMAT材料子程序,成功实现对不同设防烈度的6层RC框架在不同烈度下地震动的倒塌过程模拟,并对RC框架在特大地震作用下的倒塌失效模式和损伤演化规律进行分析。
研究表明6度、7度设防的RC框架具备抵御设防烈度或大于设防烈度0.5、1度的特大地震作用的能力;但是8度设防的RC框架在遭遇设防烈度特大地震时,则表现出抗地震倒塌能力不足;同时8度设防RC框架在设防烈度的特大地震作用下的倒塌失效模式与高烈度(9度)的特大地震作用下倒塌失效模式有所不同,具体表现为以竖向连续倒塌为主,而6度、7度设防RC框架在高烈度(9度)特大地震作用下的倒塌失效模式为以侧向增量倒塌为主。
基于GSA指南的RC框架抗连续倒塌的线性静力分析
要: 结 构连续倒 塌分析是结构抗连续倒塌能力评 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 连续倒 塌的分析方法有线性静力分析 、 非线性静力分析 、 线性 动力分析和非线性动力分 析 4 种 。基 于设计 效率 和实用性 , 本文采用 G S A指南 的静力线性 分析方法 , 对按 我国规范设 计的 5层 钢筋混凝 土结 构 进行连续倒塌 分析 , 选取不 同位置拆除 承重构件 并计 算剩余结 构破坏情 况 的性 能指标 D C R值 , 最后 , 根据 D C R值
四川建筑科学研究
1 1 4
S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e
第4 0卷
第1 期
2 0 1 4年 2月
基于 G S A指南的 R C框架抗连续倒塌 的线性静 力分析
张 鹏, 陈宝旭
6 1 0 5 0 0 ) ( 西南石油大学 土木工程 与建 筑学 院 , 四川 成都
p r o re g s s i v e c o l l a p s e — r e s i s t a n t b e h a v i o r i n d i c a t o r s DC R v a l u e s t o i n v e s t i g a t e i t s a b i l i t y i n 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 .
Ab s t r a c t : C a p a c i t y a s s e s s me n t o f t h e s t r u c t u r a l p r o g r e s s i v e c o l l a p s e a n d p r o g r e s s i v e c o l l a p s e d e s i g n a r e b a s e d o n s t r u c t u r a l p r o re g s s i v e c o l l a p s e a n a l y s i s , w h i c h h a s b e c a me a h o t r e s e a r c h i f e l d i n c i v i l e n g i n e e r i n g s e c t o r . P r o re g s s i v e c o l l a p s e a n a l y s i s me t h o d s i n c l u d e l i n e a r s t a t i c, n o n l i n e a r s t a t i c, l i n e a r d y n a mi c a n d n o n l i n e a r d y n a mi c . On t h e b a s i s o f t h e d e s i n g e f i f c i e n c y a n d p r a c t i c a l i t y, i n t h i s p a p e r ,
四层RC框架结构抗连续性倒塌分析方法对比
KL4
DC 允许值 为 1 0 当任 何构 件 的剪 力 DC R .. R
值 超过 此充许 值 , 就认 为构 件破 坏 ( 因为剪 切破 坏
w
在 结构 上 的竖 向荷 载 为 : 移 去 承重 柱 上 部 相 邻 在
开 间及 其他 部 位 均施 加 ( . D 1 0 L+0 5 L 的等 效 .L ) 静力 荷载 .
为 0 6 水平 地 震荷 载 分 项 系数 n l 3 水 ., 为 _,
平 地震 荷载 分项 系数 7v 0 5 e为 ..
收稿 日期 :0 11 —O 2 1-11
质量 折减 系 数为 0 5 周 期折 减 系数取 0 7 , ., . 5 结构
阻尼 比为 5 .
邢 甫 庆 (9 6 : , 士 , 18 一)男 硕 主要 研 究 领 域 为结 构 工 程
・
32 ・ 4
武 汉 理 工 大学 学 报 ( 通 科 学 与 工 程 版 ) 交
长边 中 柱 失 效 , 别 采 用 4种 方 法 : 性 静 力 分 析 方 法 、 线 性 静 力 分 析 方 法 、 性 动 力 分 析 方 法 分 线 非 线
和非 线 性 动 力 分 析 方 法 进 行 分 析 , 移 柱 前 后 关 键 构 件 的 内 力 变 化 进 行 了分 析 , 出 分 析 步骤 , 对 给 并
4 )地 震信 息 建筑 场地 类别 为 I 类 , ] I 抗震 设 防烈度 为 7度 , 设计 地震 基 本 加 速度 值 为 0 1 .0 g 设 计地 震 分 组 为 一 组 , 架 抗 震 等 级 为 三 级 . , 框 振 型采用 c QC组合 , 算振 型 个数 取 1 , 计 2 活荷 载
RC框架结构竖向连续性倒塌分析
RC框架结构竖向连续性倒塌分析江莉;邢甫庆;曹兵;韩有民【期刊名称】《安徽工程大学学报》【年(卷),期】2018(033)002【摘要】In case of accidental loading,progressive collapse causes serious casualties and property losses. In China,there is no detailed design method for anti-progressive collapse at present.In combining the GSA (General Services Administration ) criteria with DOD (Department of Defense ) criteria,the research of progressive collapse action of RC framework structure was carried out.The RC framework structures were 4 layers,6 layers and 8 layers at 7 degree earthquake intensity.The structural finite ele-ment software SAP2000 based on the alternate path method and linear static procedure was used to study internal force,displacement and collapse.According to the current design criteria,the RC frame structures of 4 layers,6 layers and 8 layers were prone to progressive collapse,when the bottom column failure.The failure of bottom corner column is the most prone to progressive collapse,and the failure of internal column coms second.After the failure of the column,the adj acent column splays a restraining effect on the vertical failure through the horizontal connection of the beam.The more the total number of floors in the RC frame structure,the more it is conducive to improve the progressive collapse resistance of the structure.The results can be used as a reference for thedesign of anti continuous collapse of RC frame structure.%建筑结构由于偶然荷载作用引起的连续性倒塌会造成严重的人员伤亡和财产损失.目前我国设计规范在抗连续性倒塌方面存在不足,研究结合美国的GSA(General Services Administration)及DOD(Department of Defense)标准,采用变换荷载路径法,利用SAP2000有限元软件,对7度设防的4层、6层及8层RC框架结构进行线性静力分析,从内力、位移及倒塌方面进行研究.分析结果表明,按照我国现行规范设计的4层、6层及8层RC框架结构在底层柱失效时,容易发生连续性倒塌;角柱失效最易发生倒塌,内部中柱次之.柱子失效后,相邻柱通过梁的水平联系作用,对竖向失效起到约束作用.RC框架结构楼层总数越多,越有利于提高结构的抗连续性倒塌.研究结果可为RC框架结构的抗连续性倒塌设计提供参考.【总页数】7页(P63-69)【作者】江莉;邢甫庆;曹兵;韩有民【作者单位】安徽工程大学建筑工程学院,安徽芜湖 241000;金辉集团华东区域公司,江苏南京 210016;安徽工程大学建筑工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学建筑工程学院,安徽芜湖 241000【正文语种】中文【中图分类】TU323.5【相关文献】1.填充墙RC框架结构抗连续性倒塌分析 [J], 黄林贤2.四层RC框架结构抗连续性倒塌分析方法对比 [J], 邢甫庆;胡小庆;陈道政3.基于ANSYS分析既有RC框架结构抗连续性倒塌的能力 [J], 郭文杰;赵子玉;崔文韬4.考虑楼板影响的RC框架结构连续性倒塌动力响应分析 [J], 罗维刚;黑晓丹;刘纪斌;李晓璐5.RC框架结构竖向连续性倒塌分析 [J], 江莉;邢甫庆;曹兵;韩有民;;;;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
现浇RC楼板对框架抗连续倒塌性能影响的数值分析
现浇RC楼板对框架抗连续倒塌性能影响的数值分析近年来,结构的连续倒塌问题受到了专家学者的极大关注。
在实际结构连续倒塌分析中,往往为简化模型而忽略楼板的作用,只建立简单的纯框架模型。
而楼板作为主要的竖向受力构件,能增强结构的整体性能,并对结构的抗连
续倒塌能力有积极的影响。
不考虑楼板作用的数值模型将不能很好地模拟实际结构受局部破坏引起的整体结构连续倒塌过程。
本文基于ABAQUS数值模拟,研究了现浇RC楼板对框架结构抗连续倒塌性能的影响,对楼板中钢筋在连续倒塌过程中的参与程度进行深入分析,并取得相关
成果。
1.基于课题组完成的2层2跨RC框架连续倒塌试验,采用ABAQUS程序建立数值模型,验证了数值分析的正确性,并分析水平向约束对RC框架倒塌抗力的影响,认为横向约束将提高结构倒塌抗力。
2.建立带楼板RC框架和纯框架数值模型,分别拆除底层长边中柱、角柱、内部柱,并模拟其连续倒塌过程,对比分析结构在有、无楼板情况下的应变分布、抗力、水平位移和关键构件内力,表明带楼板结构倒塌抗力提高范围在20%~57.76%。
3.楼板钢筋中,离失效柱越近的钢筋拉力越大,越早进入硬化阶段,楼板的拉力薄膜效应作用越充分,以板上钢筋应变、钢筋距失效柱距离和失效柱竖向位移为参数,建立了楼板钢筋的抗倒塌承载力计算公式。
4.建立不同翼缘宽度的纯框架模型,分析认为随着翼缘宽度的增加,结构抗
力变大、变形减小,有效翼缘可以很好地模拟楼板对整体结构的影响,翼缘宽度建议取为b+2h。
填充墙RC框架结构抗连续性倒塌研究
r e s u l t s s h o wt ha t i n i f l l w ll a s we en r o t o n l ys u p p o r t a c e r t a i nd e g r e e o f v e r t i c a l l o a d s b u t l a s o e x t e n dt h e R  ̄ n l a in n g s t r u c t u r e d u c t i l i ya t nd he t e x t e n d
hel t o c a i t o no f hel t a y o u t o f t h ei n l i l l e dwa l l o nt h e p r o g r e s s i ve c o l l a ps e , p e r f o r ma n c eo f f r a mes t r u c t u r e we r ei n v e s t i g a t e du s ng i . Af o u r - s t o r yf r a me s t r u c t u r emo d e l i s e s ab t l e l i s h e df o r na a ly s i s p u r ef r a mes t r u c t u r ea n dt hef r a m es t r u c t u r eo f hec t o n s i d re e d l a y o to u f he t i n f i l l d ewa l1 . T h eb o t t o mo f c ol umn  ̄ we r e r e mo v e df r o ma na l si y s n dt a he a b i l i t yo f r e ma i in n gs t r u c t u r e s t os u c c e s s f u l l y ’ a b s rbm e e mb e r l o s s wa si n v e s t i g a t d. e h es T i mu l a t i o n
RC框架抗连续性倒塌设计及抗震设计比较
RC框架抗连续性倒塌设计及抗震设计比较摘要:随着科技日益发展,各种新技术逐渐应用到建筑工程建设中。
建筑结构连续倒塌事件频繁发生,严重威胁到公共安全,已成为社会大众谈论的火热话题。
同时,随着地震灾害的频繁发生,对建筑结构也造成严重的威胁。
因此,本文以RC框架为基点,对其抗连续性倒塌设计、抗震设计对比予以探讨。
关键词:RC框架结构;抗连续性倒塌设计;抗震设计;结构优化中图分类号:TU311 文献标识码:A随着城市化进程日益加快,建筑行业已迎来崭新的面貌,建筑物如雨后春笋般不断涌现。
同时,随着社会经济日益发展,人们生活水平日益提高,对建筑工程建设已提出了新的更高要求。
但是由于设计和建造过程中的人为失误,部分企业为追求经济效益导致建筑物自身的质量存在隐患,再加上地震灾害频繁发生以及在设计考虑范围之外的荷载作用等,建筑物倒塌事件不断发生。
为了提高建筑的抗连续性坍塌、抗震能力,RC框架抗连续性倒塌设计和抗震设计逐渐受到越来越高的重视。
一、建筑结构抗倒塌概述通常情况下,所谓的连续性倒塌是指建筑结构最终破坏规模、最初破坏之间不存在一定的比例关系。
一旦建筑结构出现连续性倒塌问题,都会造成非常严重的生命财产威胁。
就多层、高层建筑结构而言,其水平方向、竖向方向都会出现连续性倒塌。
对于竖向连续性倒塌而言,如果采用分区隔离方法使该问题得到根本上的解决,依然会出现连续性倒塌事件。
对于这方面来说,在解决连续性倒塌事件的时候,需要不断优化设计,提高建筑结构的整体性。
目前,就其抗倒塌方面,我国只是进行了一些简单说明,没有制定出客观、合理的具体设计方案,不具有其可操作性。
而国外在建筑结构抗连续性倒塌方面,提出了很多具有建设性的方案,制定了可行的设计方案与设计流程,采取合理化的设计方法、极大地提高建筑结构的抗倒塌能力。
进而降低了建筑结构倒塌事件的发生率,有效防止给国家造成严重的经济损失。
二、地震与RC框架概述地震是经常发生的自然灾害,地球上每年有数百万次的地震发生。
RC_框架防连续倒塌设计的多尺度建模方法
第 39 卷第 3 期2023 年6 月结构工程师Structural Engineers Vol. 39 , No. 3Jun. 2023RC框架防连续倒塌设计的多尺度建模方法邱璐林峰*(同济大学建筑工程系,上海 200092)摘要提出一种改进的多尺度建模方法,采用该方法对RC梁板拆柱动力试验进行模拟,关键点变形的模拟误差为2.5%,证明改进的多尺度建模方法可用于模拟结构的非线性动力响应。
通过算例比较简化建模、多尺度建模和精细建模方法的计算精度和效率。
结果表明,改进的多尺度建模方法在保证计算精度与精细建模相似的前提下,提高计算效率近3倍。
最后给出多尺度建模方法的参数取值建议。
关键词多尺度模型,连续倒塌,钢筋混凝土框架,有限元分析Multi-scale Modelling Method for RC Frame Structures Design toResist Progressive CollapseQIU Lu LIN Feng*(Department of Building Engineering,Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract This paper presents a novel multi-scale modelling method. The multi-scale modelling method was employed to simulate a dynamic test of beam-column-slab substructures, with a simulation error of key point deformation of 2.5%. Two case studies were conducted to compare the simulation accuracy and computational efficiency among the simplified model, the multi-scale model, and the detailed model. The results showed that the multi-scale model and the detailed model achieved similar simulation accuracy, while the computational efficiency of the multi-scale model was nearly three times higher than the detailed model. Finally, suggestions on the multi-scale modelling method were provided.Keywords multi-scale modelling method,progressive collapse,reinforced concrete frame,finite element analysis0 引言在爆炸或撞击等偶然荷载作用下,结构可能发生由局部破坏引起的连续倒塌。
RC框架结构的抗连续倒塌性能分析
RC框架结构的抗连续倒塌性能分析摘要]连续倒塌是指由结构局部破坏导致结构整体发生多米诺式倒塌破坏,结构抗连续倒塌性能则是抵抗结构局部发生破坏的能力。
根据国内外相关规范和研究成果,本文采用倒塌率和可能倒塌比例两个指标来分析结构的抗连续倒塌性能,其中可能倒塌比例是考虑楼板倒塌面积而提出来的,采用非线性动力拆除构件法对不同设防烈度、不同跨度的三组6层钢筋混凝土框架结构进行连续倒塌计算,并分析其抗连续倒塌性能,从中发现相关规律。
[关键词]连续倒塌;钢筋混凝土框架结构;倒塌率指标;可能倒塌比例指标;An analysis method for the progressive collapse resistance based on RC framesChen Ruixue, Zhang Fuzheng,(State nuclear?electric power?planning design and Research Institute, Beijing ,100095)Key words:progressive collapse; RC frames; collapse probability index;collapse area probability index;0.引言连续倒塌是指由意外事件(如火灾、燃气爆炸、恐怖袭击、交通工具撞击、人为设计和建造失误、环境腐蚀等)造成工程结构的局部破坏并形成连锁反应,从而导致整体结构大范围破坏甚至倒塌[1]。
因此,与传统的结构抗震、抗风等性能评价方法不同,结构抗连续倒塌性能是一种结构抵抗局部破坏的能力。
本文借助MAC.Marc有限元软件对考虑不同设计参数的6个框架结构采用非线性动力拆除构件法进行倒塌数值计算,最终依据倒塌率指标[2]和可能倒塌比例指标来分析RC框架结构的抗连续倒塌性能。
1.数值算例1.1设计信息根据我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[3]和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[4]设计的框架结构,设计信息如下:RC框架结构:本工程为现浇六层筋混凝土框架结构,底层层高4.5m,其他层层高3.6m,建筑物总高度为22.5m,属乙类建筑,抗震设防烈度8(6)度,设计基本地震加速度值为0.20g(0.05g),框架抗震等级为一级(三级),建筑场地类别为II类,设计分组第一组。
浅究RC框架抗连续性倒塌能力
浅究RC框架抗连续性倒塌能力一、绪论1.1 抗震设计和抗连续性倒塌设计的关系结构的抗震设计和抗连续性倒塌设计的区别主要是结构的破坏机理和荷载的激励源。
地震作用下,结构一般都处于受力状态,整个结构可近似按相同的地震荷载考虑。
偶然荷载作用下,结构的某一局部受力,结构响应的最大区域是直接受到偶然荷载作用的区域,而结构的其他部分受到偶然荷载的影响较小。
抗震设计中,荷载主要是水平荷载,竖向荷载处于从属地位,我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[3]指出"建筑物在同一地震作用下,考虑竖向地震作用时,竖向地震影响系数是水平地震影响系数最大值的65%",在抗连续性倒塌设计中,荷载主要是竖向荷载,水平荷载相对来说不是很重要。
所以,抗震设计要求不能满足抗连续性倒塌设计要求。
抗震分析中,结构模型一般为框架结构模型,楼板平面内刚度很大,梁、板通常被认为是刚性构件,不包括在模型内。
连续性倒塌分析中,水平构件对结构的抗力性能影响很大,应给予重视。
由于地震荷载是循环荷载,偶然荷载是突变荷载,抗震设计的结构强度比抗倒塌设计的结构强度退化的更加严重。
二、主要分析方法2.1 拆除构件法拆除构件发是按照一定的规则,对结构的一个或者几个重要承重构件进行拆除,以此来模拟结构的初始破坏,再对剩余结构进行分析,确定初始破坏的破坏范围。
拆除构件法能比较真实的模拟结构的倒塌过程,能够较好的评价结构的抗连续性倒塌能力,而且,设计过程不依赖于意外荷载,适合于任何偶然作用下的结构破坏分析。
因此,出于经济考虑,对于重要性较低的建筑可以采用拆除构件法,对于重要性较高的建筑可采用复杂精确的方法。
2.2 拉结强度法在结构中通过现有构件和连接进行拉结,可提供结构的连续性、延性以及荷载的多传递路径,从而提高结构的抗连续性倒塌能力。
按照拉接的作用和位置可以分为水平拉结和竖向拉结,水平拉结又可分为内部拉结、周边拉结、对墙的拉结、对柱的拉结等,竖向拉结主要由柱和承重墙提供。
RC框架结构地震倒塌易损性分析的实用方法
RC摘要:随着人们对建筑安全的关注度不断提高,RC 框架结构的地震倒塌安全性问题也越来越受到重视。
本文首先简要介绍了RC 框架结构及其地震倒塌机理,然后针对RC 框架结构地震倒塌安全性问题,提出了实用方法,包括地震易损性评估、结构强度设防标准、结构抗震加固等。
最后,通过实际案例分析,验证了本文提出的实用方法的可行性和有效性。
关键词:RC 框架结构;地震倒塌;易损性分析;结构强度设防;抗震加固一、引言近年来,由于频发的地震灾害,RC 框架结构的地震倒塌安全性问题受到了广泛关注。
RC 框架结构是一种常见的建筑结构形式,其在抗震性能方面具有一定的优势,但是在地震作用下的抗震性能存在一定的局限性。
本文旨在介绍RC 框架结构地震倒塌易损性分析的实用方法,为建筑安全提供参考。
二、RC 框架结构及其地震倒塌机理RC 框架结构是指由钢筋混凝土柱、梁、板等构件组成的框架结构,其构件的刚度和抗震性能较高。
在地震作用下,RC 框架结构的倒塌常常是由于柱子的破坏引起的。
其地震倒塌机理主要有以下几种:1、柱子弯曲破坏:在地震作用下,柱子发生弯曲变形,当柱子承受超过其承载能力的荷载时,就会发生破坏。
2、柱子屈曲破坏:在地震作用下,柱子可能发生屈曲破坏,具体表现为柱子所承受的荷载超过了其屈曲承载能力。
3、剪力墙破坏:在RC 框架结构中,有时还会设置剪力墙以增加结构的抗震能力。
但是在地震作用下,剪力墙也可能发生破坏。
以上三种破坏方式具有相互关联性,因此在进行RC 框架结构地震倒塌易损性分析时,必须考虑这些因素。
三、RC 框架结构地震倒塌易损性分析的实用方法针对RC 框架结构地震倒塌安全性问题,本文提出了以下实用方法:1、地震易损性评估地震易损性评估是指对建筑结构按照结构形式、地理位置、土地利用等因素进行评估,以确定建筑结构在地震作用下的易损性程度。
根据评估结果,可以采取相应的措施,以提高结构的抗震能力。
2、结构强度设防标准针对RC 框架结构,国家设有一定的抗震设防标准。
四层RC框架结构抗连续性倒塌分析
四层RC框架结构抗连续性倒塌分析第17卷第5期 2009年10月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal o f Anhui Inst itute of A rchitecture &I ndustr yVol.17No.5 Oct.2009收稿日期:2009 07 15作者简介:邢甫庆(1986-),男,硕士生,主要研究方向为预应力混凝土结构。
四层RC 框架结构抗连续性倒塌分析邢甫庆, 陈道政(合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230001)摘要:结构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Ro nan Point 公寓倒塌事件以来,已经对连续倒塌问题进行了三十年的研究,并编制了相关设计规范,而我国规范目前尚未规定详细抗连续倒塌设计方法。
本文参考美国国防部编制的结构抗连续倒塌设计(DOD2005)提供的设计流程,采用拆除构件法,基于SA P2000通用有限元软件,对按照我国现行规范设计的四层混凝土框架进行了连续倒塌分析,分析其抗倒塌能力。
关键词:混凝土框架;连续性倒塌;拆除构件法;SA P2000中图分类号:T U 375.4,T U 317.1 文献标识码:A 文章编号:1006 4540(2009)05 031 05Analysis to resist progressive collapse for a four story RC frameXING Fu qing , CH ENG DAO Zheng(Sch ool of Civil Engin eering,H efei University of T echn ology,H efei 230001)Abstract:Curr ently,the prog ressiv e co llapse o f the structures has become a serious thr eat to the pub lic safety.Since the collapse of the Ronan Po int T ow er in U nited King dom in1968,No rth American and Europe have r esearched on this issue for mor e than 30years and developed relevant design codes guides.H ow ever,codes in china hav e not yet proposed in detail on the resistance of prog ressive co l lapse.H ence,based on the design process pro posed in DoD2005and finite element SA P2000soft w are,Using Alternate Path M ethod,the capacity to resist pr ogressive collapse of a typical Chinese 4-story r einfor ced concrete frame is analy zed,Finally,ev aluating its capacity to resist pr ogr essive co l lapse.Key words:concr ete frame;prog ressiv e co llapse;alternate path metho d;SAP2000 结构的连续倒塌是由于偶然荷载造成结构的局部破坏,并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力,造成大范围坍塌。
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4.1 拉结强度法
➢拉结强度法是通过结构现有的构件或连接将结 构进行“捆绑”,以增强结构的连接性、延性和 冗余度来保证结构在经受偶然荷载后具有较好的 结构整体性。按照拉结的位置和作用可分为内部 拉结、周边拉结、对墙/柱的拉结以及竖向拉结四 种类型(如图4.1)拉结强度法对加强结构的整体 性很有帮助,可很好地提高结构抗连续倒塌的能 力。
DoD主要应用在国防建设方面。DoD按照建筑物 发生连续倒塌的概率,不同安全等级的建筑对 应不同的设计方法,如表3.2所示:
表3.2 DoD2005中建筑安全等级分类及相应的设计方法
建筑物发生
连续倒塌的
较低
低
中
高
概率
相应的设计 方法
水平拉结强 度法
水平、竖向 拆除构件法 拆除构件法 拉结强度法, 和拉结强度 和拉结强度 若不足则用 法分别分析, 法分别分析, 拆除构件法 均满足即可 均满足即可
汉城三丰百货倒塌事故现场
2.3 地震作用
由于在地震作用下结构进入非弹性大变形,造成构件失 稳,使得传力路径失效从而引起结构的连续倒塌。 如2008年汶川大地震,即造成了2300多万间房屋损坏,其 中倒塌的房屋就多达650万余间的结果。
2.4 连续倒塌的本质原因
由于破坏力作用下结构进入非弹性大变形, 构件失稳或者造成部分承重构件失效,传力 途径失效引起连续倒塌:
两端悬 挂的理 想柔性 软索的 曲线
柱失效后, 穿过板的钢 筋形成悬链 线机制
柱失效后, 梁和柱形成 新的悬链线 机制
图4.1 拉结示意图
4.2 拆除构件法
➢拆除构件法是指将初始失效的竖向支撑构件“ 拿掉”后结构在原有荷载作用下发生内力重分布 ,并具有足够的跨越能力保证不发生大范围的坍 塌。
➢如图4.2所示为都江堰市某商住楼,六层底框结 构,底层的柱混凝土被压溃,该支撑已失效但结 构并未发生坍塌。
R ≦ βS
3、国内外RC结构抗连续倒塌设计规程
•3.1 英国规范
英国是世界上最早提出抗连续倒塌设计的国家。英
国规范主要对通构过件和下连面接三提个供准水平则和实竖现向抗拉连结,续增倒塌设
计:
加结构的冗余度,使得结构水平构件在 失去竖向支撑构件后发挥悬链线作用,
提供结构备用荷载传递途径。
➢准则一:结构遭受偶然荷载作用后的整体稳定性应
2.1 偶然因素
偶然作用是导致建筑物发生连续倒塌的最主 要原因。我国《工程结构可靠性设计统一标 准》GB50153中对偶然作用有明确的定义, 即在设计使用年限内不一定出现但一出现其 能量值就会很大且持续时间很短的作用,如 爆炸、撞击、战争等。
最典型最具影响力的例子就是2001年9月11 日发生在美国纽约的世贸大楼连续倒塌事 故。code 1 规定,建筑物应该有足够的强度、 刚度和整体性来抵抗意外荷载的影响。
表3.1 Eurocode 1中建筑安全等级分类及相应设计方法
建筑安全等 级
低重要性
次重要性
重要
较高重要性
设计方法
不需特别设 计
水平拉结强 度法
水平竖向拉 结
拆除构件法
需风险评估
关键构件法
3.3 美国国防部(DoD)
纽约世贸大厦2001年9月11日遭恐怖袭击倒塌现场
2.2 人为因素
这里所指的人为因素主要是设计人员的设计 失误以及施工人员的违章操作等;1995年韩 国汉城三丰百货公司的倒塌就是由于设计人 员的失误造成。
在我国,施工人员主要是农民工,由于没有 严格的上岗考核制度,使得我国的结构安全 存在很大的隐患。人为因素具有可避免性, 因此各相关部门应加强力度予以避免。
1、概述
➢定义:结构的连续倒塌是指由于偶然意外荷载和
作用造成结构的局部破坏,并导致结构产生非稳
定的连续性破坏发展。
➢特点:与一般结构抗风、抗震等防灾设计中注重
的整个完好结构抵御灾害荷载的能力不同,结构 抗连续倒塌设计中考察的是因意外事件导致部分 构件失效退出工作后,剩余结构的抗倒塌能力。
➢国内外具有重大影响力的连续倒塌事件
图4.2 都江堰某商住楼地震下底框柱支撑失效
4.3 关键构件法
➢对于拆除后可能引发大范围坍塌的结构构件, 应设计为“关键构件”或者“重点保护构件”, 使其具有足够的强度能在一定程度上抵御意外荷 载作用。
➢如图4.3所示为都江堰某六层底框住宅楼。对于 底框结构,底层剪力墙本身就是很重要的构件, 应设计为“关键构件”;但该建筑在震前的改造 中拆除了某部位的底层横墙,结果在地震中该部 位一端整体倒塌,而其他部分未倒塌。
3.4 国内设计方法
• 目前国内对于结构抗连续倒塌分析的设计方法 主要包括了概念设计、拉结强度设计和拆除构 件设计以及加入非线性动力分析方法对结构的 验算等。
表3.3 结构抗连续倒塌设计方法的要求
建筑物的重要性 普通结构 重要结构
非常重要结构
概念设计 是 是 是
拉结强度设计
— 是 是
拆除构件设计
— — 是
1、俄克拉荷马联邦大楼(Alfred P.Murrah)倒塌 事件(1995年4月19日)
2、美国世界贸易中心大楼(WTC)倒塌(2001年 9月11日)
3、湖南衡阳大厦特大火宅倒塌事件(2003年11月 5日)
2、引起结构发生连续倒塌的原因分 析
引起结构连续倒塌的原因有很多,总结起来大致 可分为偶然因素、设计和建造过程中的人为因素 以及频发的地震作用等几类。
4、抗连续倒塌主要设计方法
➢目前,国外一些国家已经有了针对防止结构发 生连续倒塌的有关规范标准和指南,如英国的 British Standard、美国公共事务管理局编制的《 联邦政府办公楼以及大型现代建筑连续倒塌分析 和设计指南》(GSA 2003)、美国国防部编制的 《 建 筑 抗 连 续 倒 塌 设 计 》 ( DoD ) 、 加 拿 大 的 NBCC、欧洲的Eurocode1和日本的《钢结构控制 倒塌设计指南》等。归结起来,主要如下三种设 计方法:
该通过结构内部拉结体系来保障。
➢准则二:多重荷载路径设计法,该方法要求结构 工程师通过瞬间“去掉”某根构件来模拟该构件 失效,并原保有证荷“载去组掉合的”基构础件上后各,个方结向构应不能会承发生过 大范围的破受额坏外。的34KN/m2的均不荷载
➢准则三:从整体结构中分析出关键构件(某构件 失效时其上部不能形成跨越能力时,这个构件就 是关键构件),抗连续倒塌设计时应该对这类构 件进行重点保护。