基于损伤指数的框架结构倒塌分析综述

地震作用下结构的倒塌是造成地震灾害中人员伤亡的主要原因,目前有关结构在地震作用下的倒塌破坏已成为地震工程界的一个研究热点。随着基于性能抗震设计理论的逐渐发展,利用损伤指数研究结构倒塌破坏越来越受到关注。总结了国内外现有的损伤指数模型,分析了结构倒塌破坏的评判标准,提出了基于损伤指数的梁、柱及结构损伤演化规律的分析方法,为定量研究结构在地震作用下的倒塌破坏规律提供参考。     

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.     

基于能量耗散原理的非均质岩石损伤破坏元胞自动机模型研究

基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现:①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。     

泥化夹层压缩试验的损伤特征及损伤方程研究

泥化夹层的损伤破坏是影响边坡稳定性的重要因素,为研究其损伤机理,进行了不同围压条件下的压缩试验,通过试验数据和试样破坏外观分析损伤情况;利用CT扫描仪在试验不同加载时刻对泥化夹层进行实时CT扫描,结合MATLAB图像二值化处理,得到不同围压下泥化夹层损伤识别图像,反映了内部损伤发展情况;最后根据推广的应变等价原理,通过变形模量确定损伤变量,获得泥化夹层损伤变量与轴向应变的关系。结果表明:①泥化夹层强度普遍表现出随围压增加而增加的规律,破坏应变取为10%,由于泥化夹层自身组成及结构存在差异性,导致个别试样的强度规律不明显;②泥化夹层内部存在薄弱层,加载过程中会出现阶段性的小幅度塌缩,强度曲线上反映为阶段性的应变突增现象;③无围压和一定围压情况下的损伤破坏方式不同,无围压时为脆性破坏,裂缝萌生、开展,一定围压时表现为塑性破坏,泥化夹层被压缩,孔洞裂隙闭合,破坏方式改变临界围压介于0～50kPa;④通过本文方法建立的损伤方程与不同围压下的室内试验结果拟合良好,该方法合理可行。     

基于OpenSees的火灾下钢结构连续性倒塌分析

主要研究了火灾下平面钢框架的连续性倒塌模式和机制。应用OpenSees软件,对某5跨8层平面钢框架结构模型进行数值分析,研究了荷载比、梁柱刚度比和火灾场景对结构倒塌模式的影响。结果表明,随着荷载比的增大,结构倒塌模式由侧向倾倒式倒塌变为整体下沉式倒塌;当梁柱刚度比较小时,由于梁的悬链性效应,使结构发生偏向受火开间的侧向位移直至倒塌(弱梁机制),当梁的刚度比较大时,破坏首先发生在框架底层柱,结构呈整体下沉式倒塌(强梁机制);火灾中水平和竖向分布易分别引起结构局部和整体的倒塌。     

山地掉层框架结构地震易损性分析

上接地柱为山地掉层结构的薄弱部位,掉层结构的破坏模式表现为上接地柱的率先破坏。对普通框架、掉层框架、带拉梁的掉层框架和采取改进措施的带拉梁掉层框架4个算例进行大震弹塑性分析和易损性分析,对比各结构的破坏模式和改进措施的效果。结果表明:与普通框架结构相比,普通掉层框架抗倒塌能力较弱,上接地楼层柱延性需求很大,大震下率先发生破坏;增设拉梁对掉层框架结构的破坏模式有一定的影响,但效果不太理想,且增设拉梁不能提高结构的抗地震倒塌能力;采取改进措施的带拉梁掉层框架结构效果非常显著,破坏模式和抗地震倒塌能力接近于普通结构。     

玉树7.1级地震学校建筑震害分析

2010年4月14日青海省玉树县发生了Ms7.1级地震,造成了大量学校建筑的严重破坏甚至倒塌。通过对玉树地震学校建筑震害的调研,进行了不同类别建筑结构震害指数与破坏机理的研究。研究结果表明,震害指数由低到高的结构依次为混凝土框架结构、实心砖混结构、砖木结构、空心砖混结构和土木结构。混凝土框架结构要严格按照强柱弱梁的抗震概念进行设计,加强填充墙与框架柱的连接;实心砖混结构、空心砖混结构应设置构造柱、圈梁、预制楼板拉结筋,增强房屋抗倒塌能力;空心砖混结构还要在砌块内腔配置足量的钢筋,提高砂浆强度;土木结构、砖木结构应从建筑材料、构造措施等方面予以加强。要研究适合当地特色的新型结构抗震体系,提高结构的抗震性能。     

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。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架耐火性能研究

建立了局部火灾下多层多跨矩形钢管混凝土柱-钢梁平面框架温度场和力学性能分析的有限元模型。在考虑楼板影响的基础上,研究了保护层厚度不同时钢管混凝土框架结构的温度场分布规律。研究了不同受火工况条件下钢管混凝土框架结构的变形和破坏规律、耐火极限状态、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律。分析表明,梁保护层厚度影响钢梁温度分布形式;火灾下,框架结构发生了受火梁的整体屈曲破坏。     

带有耗能连梁的钢筋混凝土剪力墙结构地震损伤评估

为了评估目前广泛研究的新型带有耗能连梁的剪力墙结构损伤程度,提出了一种适用于该结构的损伤模型,并通过低周反复试验结果对损伤模型进行验证。提出了该结构的地震性能等级及相应的损伤指数范围,并通过地震作用的增量动力分析得到该结构的易损性曲线,对该结构进行地震损伤评估。结果表明:提出的损伤模型能较好描述带有耗能连梁的钢筋混凝土剪力墙结构的损伤发展,地震性能等级及相应的损伤指数范围能较好反映该种结构的破坏等级,得到的易损性曲线能较为有效评估该种结构的损伤程度,为基于性能的新型带有耗能连梁的剪力墙结构的抗震设计及损伤评估提供了参考。     

断层对震害影响的研究

简要介绍了通海地震、大关-永善地震、海城地震和澜沧-耿马地震的震害调查结果，并对各地震断层场地震害进行了分析，结果表明：局部地形、发震断层及断裂破碎带等是影响断层场地震害的主要因素；非发震断层对震害没有明显的影响。     

地震中造成建筑物毁损的耦合效应

通过对北川地震灾区损毁建筑物的实地调查,指出震区建筑物毁损是由地质背景条件、建设场区地基土特性及建筑施工技术等多种因素的耦合效应造成的.地震诱发滑坡、崩塌、砂七液化等次生地质灾害造成建筑物场区失稳、失效,是震区建筑物毁损的重要原因.震区房屋毁损的特点是砖混结构和复杂建筑破坏严重,框架结构房屋和建筑幕墙等其他建筑破坏各有特点.在综合分析使建筑物毁损的耦合效应的基础上,提出了提高震区设防烈度、科学选址及吸收国内外先进抗震经验的思路,为灾后重建工作积累科学资料.     

高层建筑震害研究

简要介绍了1985年墨西哥格雷罗7.3级地震和1996年丽江7.0级地震高层建筑震害特征.采用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震区的典型高层建筑进行了计算,将计算结果与实际震害进行了对比,分析了震害原因.     

东北地区玉米低温冷害规律研究

以东北地区10 km×10 km的气象要素插值资料以及作物发育期资料为基础,通过计算每个网格点上热量指数和热量指数临界值,得到每个网格点上低温冷害指标值。在此基础上对低温冷害指标进行经验正交分解和小波分析,得到其时空变化规律及多时间尺度特征。玉米冷害3个空间分布型时间系数的分析表明,东北地区玉米低温冷害存在如下规律:第1模态在1971-1992年,呈现准8 a的周期变化规律,第2模态没有呈现很好的周期性规律,第3模态在1963-1974年,呈现准2a的周期变化规律。热量指数变异系数低值区主要分布在平原地区,中值区和高值区主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地区以及吉林省白城市沙地,山地和沙地的变异系数要高于平原地区。     

基于VB6.0软件平台的土坝震害评估系统

为了准确、快速地对遭受地震影响的土坝工程的破坏状态进行评估,以土坝震害判断模型为基础,采用VB平台开发了土坝震害评估系统,并介绍了系统开发的总体设计和模式,阐述了系统开发中VB与Excel链接、Excel与Access数据导入等关键技术。     

广东冬季寒害指标研究

用广东省22个分布较均匀的代表站1957年12月至2001年2月冬季逐日平均气温和最低气温资料,以该省南亚热带作物的生物学下限温度为依据,从这些作物受寒害的起点温度(环境温度≤5.0℃)出发,提出了寒害过程的概念和明确的定义,并用寒害过程低温的强度(日最低气温)X1、持续时间(天数)X2及其综合作用的物理量负积温X3这3个指标来描述寒害的强度,研究了广东历年冬季寒害的变化.从3个特征向量场中找出了一个物理意义清晰、方差贡献率大(大于75%)的主要分量,将其定义为综合寒害指标.分析表明:广东冬季综合寒害指标能较好反映农作物受灾程度.     

华南地区寒害概率分布模型研究

利用华南地区109个站1951—2001年的寒害过程降温幅度和最低气温资料,分别用正态分布、指数分布、伽玛分布、瑞利分布、威布尔分布和耿贝尔—I分布函数进行拟合,并按柯尔莫哥洛夫和ω^2检验方法进行了拟合优度检验。结果表明,华南地区寒害过程降温幅度有51个站服从正态分布、29个站服从伽玛分布、20个站服从耿贝尔—I分布、9个站服从威布尔分布;过程最低气温有12个站服从正态分布、97个站服从耿贝尔—I分布。     

基于振动的土木工程结构损伤诊断研究进展

评估土木工程结构的安全状况已成为当前国际上土木工程师十分关心的问题,也是当前国际上的研究热点.在综述近几年国内外有关结构损伤诊断研究进展的基础上,重点介绍了基于振动的结构损伤诊断方法的发展,并对相关问题进行了讨论和评述.最后对基于振动的结构损伤诊断的未来研究提出了几点建议与展望.     

Identifying the impact of the built environment on flood damage in Texas

Floods continue to pose the greatest threat to the property and safety of human communities among all natural hazards in the United States. This study examines the relationship between the built environment and flood impacts in Texas, which consistently sustains the most damage from flooding of any other state in the country. Specifically, we calculate property damage resulting from 423 flood events between 1997 and 2001 at the county level. We identify the effect of several built environment measures, including wetland alteration, impervious surface, and dams on reported property damage while controlling for biophysical and socio-economic characteristics. Statistical results suggest that naturally occurring wetlands play a particularly important role in mitigating flood damage. These findings provide guidance to planners and flood managers on how to alleviate most effectively the costly impacts of foods at the community level.     

东北地区玉米低温冷害综合指标研究

在以往对低温冷害指标研究的基础上，将低温冷害成分不同的发育阶段进行分析，结合发育期日数和初霜日研究等，讨论分析了东北地区玉米的低温冷害问题，提出一个玉米低温冷害综合指标。该指标生物学和农学意义明确，计算较为方便，便于在预报上的应用。