基于弹塑性时程分析的结构地震倒塌时间研究

地震过程中建筑倒塌前的时间段,是人员逃生的重要阶段,研究结构地震倒塌时间规律对人员倒塌逃生避险有重要的意义。针对地震逃生方法研究的需要,基于RC框架结构的典型倒塌模式建立简化结构模型;将60条不同特性的人工地震波输入到8个结构模型得到弹塑性时程分析结果,再以结构损伤指数为1的条件求得结构地震倒塌时刻;利用假设的双重调节模型和回归分析方法,对地震波峰值加速度、特征周期和结构自振周期等因素与倒塌时间的关系进行了研究,结果表明,特征周期和结构自振周期在峰值加速度对倒塌时间的影响中存在双重调节效应;整理已有研究文献的倒塌试验结果与回归模型对比,验证弹塑性时程计算对倒塌时间估算的可行性。     

评价城市基础设施自然灾害连锁效应的结构方法

介绍一种新的结构方法来评价城市基础设施自然灾害及连锁效应,通过对城市基础设施任务有效性变化的结果分析(第一步)和脆弱性分析(第二步)实现了城市基础设施自然灾害从定性到定量的精确评价,为城市基础设施防灾减灾研究提供一种方法指导和解决措施.     

火灾下工程结构连续性倒塌分析与设计方法探讨

给出了火灾下工程结构连续性倒塌的定义,分析了工程结构在火灾作用下的特点,并给出了火灾连续性倒塌判断流程。在介绍目前常用的工程结构抗连续性倒塌分析设计方法的基础上,提出了采用替代路径法中的非线性静力分析方法对建筑结构进行火灾作用下抗连续性倒塌设计的思路。     

地震下建筑倒塌及城市次生灾害链分析方法研究∗

地震会导致建筑倒塌,引发次生灾害在城市基础设施系统间传播。与建筑倒塌相关联的城市基础设施系统次生灾害链研究,是评估城市抗震韧性的重要内容。本研究的目的是发展震后灾害链“建筑群倒塌?瓦砾堵塞致道路交通系统性能退化-消防系统功能下降”的分析方法。首先,基于建筑倒塌瓦砾分布、道路交通系统通行效率与可达性、以及消防系统响应覆盖率与响应时间,建立了“建筑群?道路交通?消防”多系统灾害链量化分析方法。其中,引入有限元消失单元再现技术,预测了地震下带填充墙混凝土框架倒塌瓦砾的完整分布。其次,采用此方法分析了假想强震下上海市某区域震后的情景。最后,提出城市抗震韧性提升建议。研究表明：建立的方法可快速预测建筑倒塌瓦砾堵塞范围,评估震后道路交通系统和消防系统性能水平。按此方法得到算例区域震后路网总通行时间最多增加26%,路网节点可达性最多降低43%;消防站响应覆盖率下降可达28%,响应时间最多增加32%。     

装配式混凝土框架子结构动态倒塌性能试验研究

为了研究装配式混凝土框架结构的连续倒塌性能,设计了6个比例为1/4的框架子结构模型,通过快速抽柱试验研究了框架梁的跨高比、拼接节点位置和预应力等参数对其动态倒塌性能的影响。试验结果表明,中柱失效后在框架梁端和框架梁拼接节点的后浇混凝土区均产生了少量裂缝;在框架梁跨度相同的情况下,现浇混凝土框架子结构的最大动态位移响应小于装配式框架子结构;在预制节段的框架梁内施加预应力后,倒塌荷载对装配式框架结构的动力冲击作用增大,但结构的最大动态位移和梁端钢筋应变等动态倒塌响应反而减小;与现浇混凝土框架子结构相比,中柱失效后装配式框架产生的结构损伤更大;当预制节段的拼接节点位置向框架柱靠近时,装配式框架的最大动态位移响应增大;试验所得预制装配式试件的位移动力增大系数和梁端钢筋应变动力增大系数的最大值分别为1.39和1.62,这可为开展装配式混凝土框架结构静力倒塌分析时倒塌荷载动力增大系数的取值提供参考。     

局部火灾引起整体钢结构倒塌初始破坏机理的试验研究北大核心CSCD

为研究局部火灾下整体钢结构倒塌的初始破坏机理,分别考虑中柱及边柱受火破坏类型,设计了4个平面钢框架结构进行火灾试验研究。试验在立体火灾试验炉内进行,采用恒载升温模式。试验过程中,首层中柱或边柱以及与之相连的钢梁受火,中间层钢柱和梁柱节点采取防火保护措施,受火柱底部与自制测力支座通过螺栓连接。通过试验得到了受火梁、柱的温度场分布和位移反应的变化规律,以及受火中柱的轴力变化过程,对引起整体钢结构倒塌的初始破坏过程和破坏机制进行了分析。     

索杆预张力结构连续倒塌非线性分析与评价

针对索杆预张力结构缺乏有效的连续倒塌发展机理及各类杆件在连续倒塌过程中的重要性评价方法,文中结合某具体工程案例、基于ANSYS/LS-DYNA分析平台、采用全动力等效荷载瞬时卸载法动力分析方法,研究了移除不同构件引发的连续倒塌全过程动力响应及倒塌模式,提出了基于倒塌模式的杆件重要性分类方法;在此基础上,通过比较构件移除前后的节点位移引入了杆件重要性系数指标,进一步探明了各类杆件重要性系数与其杆件重要性类别及移除该杆件引发的相应倒塌模式的关系,最后分析了各设计参数对结构连续倒塌性能的影响。结果表明：（1）移除不同杆件将产生不同的动力响应和倒塌模式,其中移除内环索和外环索后动力响应最大,拉力环上弦次之,其余杆件动力响应较小;（2）各杆件具有的不同的杆件重要性系数,外环索、内环索的杆件重要性系数超过0.18,移除此类杆件将会导致结构产生连续倒塌,属于关键杆件;拉力环上弦的重要性系数在0.18～0.07之间,移除此类杆件将会导致结构产生局部连续倒塌,属于重要杆件;其余杆件的重要性系数均在0.07以下,移除后不会产生连续倒塌,属于普通杆件;（3）预应力水平、杆件截面积及环索半径、压杆长度等设计参...     

低延性支撑钢框架结构抗倒塌性能简化评估方法∗

为量化不同设计参数条件下低延性中心支撑框架结构的抗倒塌能力,基于增量动力分析方法,计算了单自由度中心支撑钢框架结构在不同地震强度作用下的反应,分析了储备承载力、储备刚度、结构周期、强度折减系数等设计参数对低延性结构抗倒塌性能的影响。根据计算结果,建立了不同参数条件下低延性中心支撑钢框架结构的倒塌富裕度计算公式,提出了基于该公式的结构抗倒塌性能简化评估方法,通过算例验证了该方法的适用性与准确性,为此类结构抗倒塌设计提供参考。     

RC框架结构地震破坏机理与抗倒塌研究现状与展望∗

多层钢筋混凝土(RC)框架结构地震破坏机理与抗倒塌设计理论一直是地震工程领域的研究热点。聚焦砌体填充墙对结构破坏模式的影响,从地震倒塌机理、结构破坏模式与成因剖析、抗地震倒塌设计理念3个方面对国内外开展的多层RC框架结构抗震研究进行了梳理、总结。结果表明:地震作用下实际工程及实验室模型难以出现设计预期的"强柱弱梁"破坏,设计细节和非结构构件均影响结构的地震破坏模式;改善填充墙与周围框架连接方式、增设翼墙或设置柔性填充墙一般均能保证结构的抗倒塌性能。     

基于纤维模型的钢框架连续倒塌抗力机制分析

利用基于纤维模型的梁柱单元建立了框架结构的连续倒塌分析模型。基于Pushdown分析方法,开展了不同破坏工况下的连续倒塌分析,研究局部破坏后剩余结构的连续倒塌抗力机制。分析结果表明,破坏位置不同,剩余结构的抗倒塌机制也不同。在中柱破坏的工况下,剩余结构具备由抗弯机制与悬链线机制提供的抗倒塌承载能力,并且在失效跨内仅有底部第1、第2层梁演化出悬链线效应机制并提供竖向抗倒塌承载力,其余梁体在抗弯机制失效后,未演化出悬链线效应机制。在边柱破坏的工况下,剩余结构仅具备由抗弯机制提供的抗倒塌承载能力,失效跨内梁体均未演化出悬链线效应机制。     

岩溶塌陷的致塌力学模型研究——以泰安市东羊娄岩溶塌陷为例

2003年5月泰安市东羊娄村发生大型岩溶塌陷地质灾害,仅塌陷坑面积就达750m2。经调查研究,真空吸蚀致塌和重力致塌是该岩溶塌陷形成的致塌力学机制,致塌力主要为覆盖层土体自身重力和地下水快速下降过程中形成的真空负压吸蚀力。根据岩溶塌陷形成机理的分析结果,分3部分建立了岩溶塌陷的致塌力学综合模型,即基于普氏天然平衡拱理论的土洞极限平衡高度公式、基于极限平衡理论的桶状塌陷坑形成判别公式和基于莫尔-库伦强度理论的漏斗状塌坑形成判别公式,经东羊娄村岩溶塌陷后验分析,计算结果与岩溶塌陷的实际情况基本吻合。     

钢框架连续倒塌动力效应研究

为了研究钢框架连续倒塌动力效应,采用瞬时加载法对平面和空间钢框架柱失效后动力效应进行了研究。采用基于等效塑性转角和等效竖向位移的荷载增大系数来衡量结构的动力效应,分析跨数、层数、高宽比、柱失效位置、节点转动刚度及空间作用等参数对结构动力效应的影响,研究成果可为抗连续倒塌设计提供参考。     

应用损伤指数的框架结构倒塌数值模拟分析

为了研究地震作用下框架结构的倒塌破坏过程,改进了原有的双参数损伤指数模型.采用非线性动力有限元法计算了结构在地震作用下的弹塑性位移时程反应,以改进的基于变形和耗能的双参数构件损伤模型计算了构件的损伤指数,并且采用加权法计算了结构的整体损伤指数.采用基于"三水准"损伤指数的抗震设防目标,对结构倒塌破坏过程进行了定量的评估,分析结果表明,改进后的损伤指数模型能定量化、连续化地描述结构的倒塌破坏过程.     

临沂市的岩溶塌陷灾害及防治对策

1995年前后，山东省临沂地区郊棉纺织厂等单位相继出现地面塌陷现象，同时穿过市区一条河流的水田桥附近河水下漏。在初步断定 这些现象由岩溶塌陷引起的前提下，采用了浅层地震勘探、地质雷达探测等技术，有选择地对临沂市西郊五个重点企业进行了岩溶调查。结果表明，在临沂市郊的浅层地表普遍发育着岩溶。岩溶的类型多样，岩溶的主要特征是埋深层，空间尺度小，密度大，从地下水抽取试验看，岩溶贯通性好。针对岩溶自身的特征以及临沂市的水文地质条件和环境，提出了减少或避免塌陷灾害的对策。主要是场地稳定性分析和评价，控制抽取岩溶水以及混凝土泥浆灌注，铺设桁架和清、爆、挖、填处理或者回避等。     

民窿空区群级联失稳评价

民窿空区群已构成了许多矿山安全生产的极大隐患。针对民窿空区群的特点，运用重整化群方法，从整体的角度对民窿空区群系统的稳定性问题进行了研究，得到了空区群变尺度级联失稳迭代函数。给出了判别空区群系统整体失稳的临界概率，将空区群系统失稳的复杂判别转化为单元失稳概率与临界概率大小的比较问题，同时给出了计算实例，以供参考。所建立的方法可以为大规模民窿空区群范围内的工程施工以及民窿所在矿山空区群整体稳定性评价提供参考，同时也为认识一般空区群系统的失稳机理开辟了一条新的途径。     

寒区公路土质路堑边坡滑塌原因及其防治

通过对寒区路堑土质边坡滑塌现象的调查研究，提出了寒区路堑边坡滑塌的主要原因及影响因素，尤其对“水线”的概念、成因、分布特征以及对边坡稳定性的影响，进行了详细阐述。在此基础上构建了寒区路堑土质边坡稳定性的力学模型。通过对春融期处于饱和状态的不同坡度（1：1，1：1．5，1：1．75）土质路堑边坡土体稳定性进行验算，提出了宜排水固坡不宜削坡稳定的寒区路堑土质边坡稳定措施，即在边坡上挖设树型排水渗沟，采用自身具备反滤层功能的土工材料做下层排水，再利用网状土工格室上层固土并种植喜水根深的马莲草的综合边坡稳定防治技术，并在哈同公路路堑边坡滑塌地段进行了工程应用和实践，经过两个冻融循环，取得了较为理想的防治效果。     

Search and rescue in collapsed structures: engineering and social science aspects

This paper discusses the social science and engineering dimensions of search and rescue (SAR) in collapsed buildings. First, existing information is presented on factors that influence the behaviour of trapped victims, particularly human, physical, socioeconomic and circumstantial factors. Trapped victims are most often discussed in the context of structural collapse and injuries sustained. Most studies in this area focus on earthquakes as the type of disaster that produces the most extensive structural damage. Second, information is set out on the engineering aspects of urban search and rescue (USAR) in the United States, including the role of structural engineers in USAR operations, training and certification of structural specialists, and safety and general procedures. The use of computational simulation to link the engineering and social science aspects of USAR is discussed. This could supplement training of local SAR groups and USAR teams, allowing them to understand better the collapse process and how voids form in a rubble pile. A preliminary simulation tool developed for this purpose is described.     

淮南大通浅覆盖岩溶区塌陷分布及土地利用可行性

通过地质调查、钻探、物探等方法对淮南大通浅覆盖岩溶区岩溶塌陷的分布特征及诱因进行了分析,结果表明,大通浅覆盖岩溶区岩溶塌陷主要分布于下伏奥陶系马家沟组地层之上,以及构造发育区和松散层粉土含量较高区,岩溶塌陷主要受岩石溶蚀程度、强烈地下水动力条件及松散层厚度、成分等控制。结合岩溶塌陷发育特征及场地具体条件,探讨了大通浅覆盖型岩溶区土地利用的可行性,为土地综合开发利用提供参考。     

汶川地震典型教学楼附加BRB支撑防倒塌加固效果分析

以汶川地震震中附近的一栋典型RC框架结构为背景,采用BRB支撑加固来增强其抗震能力,并采用基于动力增量分析(IDA)的地震倒塌易损性分析方法,对加固后的抗倒塌能力及其影响参数进行了分析。结果显示,以结构抗倒塌能力为目标,BRB支撑方案的加固效果要好于普通支撑加固方案,相同参数情况下,A形支撑布置方案的加固效果好于X形支撑布置方案。