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。     

垂直撞击下混凝土框架结构振动响应及其影响因素分析

采用ABAQUS有限元分析软件建立了三层三跨混凝土框架结构,研究了撞击位置、撞击质量和初始撞击速度对框架结构动力响应的影响。研究结果表明:撞击力峰值受初始撞击速度影响最大,其次是撞击质量,而撞击位置影响最小;梁跨中最大挠度和最终挠度受初始撞击速度的影响较大,而撞击位置和撞击质量对其影响较小;当撞击力作用于同层边跨梁时,相邻梁柱节点混凝土拉伸损伤较为严重,而当撞击力作用于同层中跨梁时,整个框架梁柱节点混凝土拉伸损伤相对较轻,但损伤分布相对较广;随着撞击质量和初始撞击速度的增大,整个框架结构损伤越来越严重,框架梁和梁柱节点是主要耗能部位。     

强震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的三维仿真分析

近年来强烈地震造成的钢筋混凝土框架结构倒塌破坏日益受到关注。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对强震作用下钢筋混凝土框架结构,从弹性工作阶段到构件开裂直至倒塌破坏的全过程进行了三维非线性仿真分析,仿真结果与真实倒塌过程吻合较好。证明了框架结构底层抗震能力薄弱,由梁柱连接部位的剪切破坏引起的节点区混凝土碎裂是导致结构倒塌的主要原因。同时也说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以成功地再现钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的全过程,从而发现其在强震作用下的薄弱环节,为揭示框架结构倒塌破坏机理以及提高结构的抗震性能提供理论分析依据。     

雷击框架结构建筑危险性分析

利用两个框架结构模型开展了一系列模拟试验,研究了框架结构建筑遭受雷击时雷电流的分布情况。研究结果表明:雷电流的分布情况随雷击点位置的变化而变化,距离雷击点越近,雷电流越大,距离雷击点越远,雷电流越小;当增加引下线的数量时,雷电流分布的畸变情况更加严重,距离雷击点较远的引下线上的雷电流明显减小,距离雷击点较近的引下线上的雷电流有一定程度的减小;单纯增加引下线数量不能明显改善雷电流的分布情况。根据研究结果,指出了框架结构建筑在雷电防护方面应注意的问题。     

钢筋混凝土框架基础隔震数值模拟

为研究框架结构采取基础隔震措施后的性能变化,利用ETABS软件分别建立了无隔震和隔震框架模型,并采用非线性时程分析法进行了设防地震响应分析。结果表明,采用基础隔震后框架结构的前3阶自振周期延长一倍,在ALTADENA波、LEXINGT波和人工波作用下,隔震框架X向底部剪力峰值分别下降45.56%,35.63%和38.34%,Y向底部剪力峰值分别下降36.16%,19.11%和35.02%,隔震框架131号节点X向水平加速度峰值分别下降53.19%,45.58%和38.71%,Y向水平加速度峰值分别下降54.58%,33.54%和43.30%。说明混凝土框架结构在采取基础隔震措施后,其地震响应水平要明显低于无隔震结构,基础隔震可以有效削弱地震作用。     

高层RC框架结构基于成本-效益准则的优化设计研究(Ⅱ)——应用

根据作者先前提出的优化模型及基于成本-效益准则的优化设计流程,以多目标遗传算法为搜索引擎,运用MATLAB语言开发了高层RC框架结构基于成本-效益准则的自动优化程序。研究结果表明,程序所产生的设计方案具有多样性、可选择性、业主主动参与性及可依靠经验等特点。     

喷水灭火过程中足尺钢框架房屋温度场试验研究∗

喷水灭火行为引起的火场局部温度骤降,有可能引起房屋结构破坏。为研究火灾及消防过程中温度场的分布和变化情况,设计建造了足尺钢框架房屋,根据实际火灾及消防场景设计火灾荷载和消防系统,模拟了真实火灾下窗户玻璃破碎和喷水灭火对火灾温度场的影响。试验过程中利用热电偶测量火灾及消防全过程的火场温度,得到了火场中不同位置的温度变化曲线。根据试验结果,并结合火灾动力学分析了火场温度的空间分布和变化规律。研究表明:火灾过程中,火场在垂直方向上存在明显的温度梯度,空气温度随高度增加而升高;框架平面沿水平方向越靠近起火点,升温速率越快,能达到的最高温度越高,垂直方向温度梯度越大;玻璃破碎增大了通风口面积,对通风控制型火灾的温度场有显著影响,靠近通风口处温度略有降低,而远离通风口的火场纵深处温度大幅上升;消防喷水能迅速抑制火场燃烧,降低火场温度,降温速率随喷水灭火时间增长而减小;开始灭火的短时间内,火源附近温度骤降,降温速率最高达到391℃/min。     

铁路道口安全与框构桥设计软件实现

铁路平交道口是铁路运输中常发生列车和汽车事故的地方 ,在列车经过平交道口时 ,汽车和行人等都必须停在道口两侧 ,严重地影响了交通安全 ,甚至有火车与熄灭在道口的汽车相撞 ,造成火车脱轨的重大事故。因此 ,平交道口改为立体交叉已势在必行。笔者提出了将平交道口改建为框构桥的设计方法 ,并用面向对象的程序设计方法实现了框构桥的自动设计、分析、计算及绘图等过程 ,将极大提高框构桥设计的工作效率 ,加快平改立的速度 ,尽快消除安全隐患     

楼板对钢筋混凝土框架结构受力性能影响

汶川8级地震震害调查发现,这次地震中现浇钢筋混凝土框架结构多发生"强梁弱柱"型破坏,这与规范中"强柱弱梁"抗震设计原则相悖。为探究其原因,采用ABAQUS软件对钢筋混凝土带楼板框架和空框架结构进行了侧向加载情况的性能分析。通过对比纵向梁端钢筋应力变化和柱端钢筋应力变化,以及分析不同侧向位移对应的楼板钢筋的应力变化情况,指出楼板对梁端抗负弯矩能力的增强有很大贡献。研究了节点类型、楼板钢筋材性、侧向位移、梁高、梁跨和板厚等因素对纵向梁端处楼板有效宽度的影响规律,提出了负弯矩作用下梁端处楼板有效宽度的取值方法。     

隧道穿越距离变化对地表框架结构变形的影响

为了研究隧道施工对邻近建筑物基础的沉降量、沉降差、扭转及倾斜等变形特征随隧道距离的变化规律,结合广州地铁隧道下穿一个框架结构建筑物,利用FLAC3D软件建立隧道-土-建筑结构的三维有限差分计算模型,考虑了建筑物的中间纵向框架与隧道轴线平行、距离从0m增加到20m共11种工况。根据计算结果,建筑物的最大扭曲变形量和最大沉降量随着距离的增大,都由最大值逐渐减小趋于零,其中最大扭曲变形量减小很快,当水平距离超出隧道轴线埋深时,扭曲变形量可以忽略不计;而建筑物倾斜、相邻基础的沉降差先由零逐渐增加,在沉降槽边缘内侧达到最大值,随后逐渐减小,最后逐渐趋于零。研究结果表明,对于受隧道施工影响的地表框架结构建筑物,在隧道上方位置时应重点监控其沉降量和扭转变形量,而在沉降槽边缘内侧时应注意监控其沉降差和倾斜量。