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基于拆除构件法的无楼板钢框架结构抗连续倒塌的关键杆件的判定方法与验证

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材料导报 2024年第S02期38卷 461-468页

作者：袁梓豪陶忠赵龙岗昆明理工大学建筑工程学院昆明650500 云南省抗震技术研究中心昆明650503

本工作聚焦于无楼板钢框架结构,采用拆除构件法,提出以梁端最大塑性转角作为关键杆件判定指标的方法。采用有限元软件MIDAS Gen建模,选取同济大学李国强研究中的2层4跨屏幕钢框架倒塌试验数据验证了该建模方法和分析方法的准确性和有效... 详细信息

本工作聚焦于无楼板钢框架结构,采用拆除构件法,提出以梁端最大塑性转角作为关键杆件判定指标的方法。采用有限元软件MIDAS Gen建模,选取同济大学李国强研究中的2层4跨屏幕钢框架倒塌试验数据验证了该建模方法和分析方法的准确性和有效性。通过构建三个不同荷载工况和跨长条件下的平面钢框架模型,逐一拆除底层框架柱得到其失效柱处的竖向位移并计算最大梁端的转角,从而初步判断柱的重要性顺序,然后基于GSA(General Services Administration)指南中的规定分别对三个模型进行了线性静力分析和非线性动力分析,进一步验证底层框架柱的重要性顺序。分析结果表明:以最大梁端转角作为关键杆件判定指标的方法能准确判定底层框架柱的重要性顺序;线性静力分析法较非线性动力分析法结果偏保守;线性静力分析中弯矩DCR(Demand-capacity ratios)值是判断结构连续倒塌的关键指标,且荷载布置和结构跨度对关键杆件的判定有显著影响。

关键词：钢框架结构连续倒塌关键杆件拆除构件法线性静力分析非线性动力分析

基于拆除构件法的建筑结构抗连续倒塌研究进展

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四川建筑科学研究 2017年第6期43卷 13-18页

作者：程东辉杨燕红东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040

连续倒塌一旦发生就会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,研究结构在遭受意外荷载时跨越局部破坏区域的抗连续倒塌性能具有重要意义。作为连续倒塌分析和抗连续倒塌设计的重要研究方法,拆除构件法既能较好地评价结构的抗连续倒塌性能... 详细信息

连续倒塌一旦发生就会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,研究结构在遭受意外荷载时跨越局部破坏区域的抗连续倒塌性能具有重要意义。作为连续倒塌分析和抗连续倒塌设计的重要研究方法,拆除构件法既能较好地评价结构的抗连续倒塌性能,又能有效地提高结构的抗连续倒塌能力。为进一步提高拆除构件法的计算精度和效率,本文首先阐述了连续倒塌破坏机理和拆除构件法基本原理,在此基础上,重点分析了计算模型和计算方法对拆除构件法计算精度和效率的影响,最后指出了目前研究中存在的不足及今后研究中应加强的内容。

关键词：连续倒塌破坏机理拆除构件法计算模型计算方法

基于Benchmark模型的拆除构件法分析

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广西大学学报（自然科学版） 2010年第4期35卷 531-538页

作者：王玉银徐嫚张素梅刘龙飞哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为确定结构最不利失效柱位置,以9层Benchmark模型为研究对象,采用拆除构件法进行模型底层各柱分别失效影响的动力分析,并与静力分析结果进行对比。分析结果表明:框架柱失效时间越短,结构失效点的位移响应越大;结构的最不利失效柱位置为... 详细信息

为确定结构最不利失效柱位置,以9层Benchmark模型为研究对象,采用拆除构件法进行模型底层各柱分别失效影响的动力分析,并与静力分析结果进行对比。分析结果表明:框架柱失效时间越短,结构失效点的位移响应越大;结构的最不利失效柱位置为结构的边柱;柱的失效使梁的传力模式发生改变,梁由受弯传力变为悬链线式受拉传力;柱的失效同时使与之相连的节点受力状态发生了改变,节点由承受支座负弯矩变为承受拉弯共同作用。

关键词：连续倒塌拆除构件法失效时间节点动力分析

基于拆除构件法的高层建筑斜交结构抗连续倒塌动力分析

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建筑结构 2022年第S02期52卷 386-392页

作者：刘成清周俊辉方登甲西南交通大学土木工程学院成都610031

尽管近年来斜交网格结构体系因其良好的抗侧性能在高层建筑中广泛应用,然而目前该类结构的抗连续倒塌研究尚处于探索阶段。因其外筒斜柱是结构抵御竖向荷载和水平荷载的关键构件,为此,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析方法,对斜交... 详细信息

尽管近年来斜交网格结构体系因其良好的抗侧性能在高层建筑中广泛应用,然而目前该类结构的抗连续倒塌研究尚处于探索阶段。因其外筒斜柱是结构抵御竖向荷载和水平荷载的关键构件,为此,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析方法,对斜交网格结构开展了基于拆除斜柱构件的抗连续倒塌分析。研究结果表明:高层建筑斜交网格结构在失效点处的位移反应较小,结构发生连续倒塌的可能性较低。在拆除底层斜柱后,竖向荷载由同层其他斜柱承担,离失效斜柱越近的斜柱承担的荷载比例越大,相应的轴力变化程度越大,同层的内筒柱轴力变化程度较小。在斜柱失效后,结构抗倒塌的承载能力和竖向刚度较大,变形能力较差。

关键词：斜交结构连续倒塌拆除构件法静力非线性动力非线性

基于拆除构件法的大跨度预应力网架屋盖-框架结构的内力重分布分析

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建筑结构 2023年第S02期53卷 552-556页

作者：黄慎江昌洋合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

采用有限元软件SAP2000对大跨度预应力网架屋盖—框架结构失去长跨中柱前后的构件内力时程变化,并选择沿拆除柱纵跨方向和横跨方向的构件为研究对象,得出结论,在柱轴力变化方面,长跨中柱的失效主要会导致沿纵跨方向的相邻一跨柱的轴力... 详细信息

采用有限元软件SAP2000对大跨度预应力网架屋盖—框架结构失去长跨中柱前后的构件内力时程变化,并选择沿拆除柱纵跨方向和横跨方向的构件为研究对象,得出结论,在柱轴力变化方面,长跨中柱的失效主要会导致沿纵跨方向的相邻一跨柱的轴力增加幅度较大,其余柱变化幅度较小,且会随距离增大逐渐变小;在梁端弯矩变化方面,与失效点相连梁端弯矩变化最大,沿纵跨方向的梁在柱失效后呈一端上部受拉,另一端下部受拉的状态,而沿横跨方向的预应力梁则是连接端弯矩有增大,另一端弯矩曲线在初始值处波动,弯矩最后无明显变化,其余梁则随距离增大,所受影响越小;在杆件轴力变化方面,上弦杆轴力在纵跨方向随着离失效点距离变远而变小,曲线变化规律明显。

关键词：拆除构件法弹塑性时程分析轴力变化剪力变化弯矩变化

基于拆除构件法的特高压输电塔—线体系连续倒塌动力分析

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基于拆除构件法的特高压输电塔—线体系连续倒塌动力分析

作者：周佳林重庆大学

学位级别：硕士

近年来我国经济发展迅速,全社会用电需求持续增长,特高压输电线路正逐渐得到广泛应用。特高压输电线路作为“生命线工程”,是维持城市生存功能系统和对国计民生有重大影响的工程,一旦发生连续倒塌事故将对国民经济造成严重打击。本文采... 详细信息

近年来我国经济发展迅速,全社会用电需求持续增长,特高压输电线路正逐渐得到广泛应用。特高压输电线路作为“生命线工程”,是维持城市生存功能系统和对国计民生有重大影响的工程,一旦发生连续倒塌事故将对国民经济造成严重打击。本文采用ANSYS有限元软件中隐式非线性分析法建立了直线塔单塔模型和包含6座直线塔的塔-线体系模型,利用拆除构件法对特高压输电单塔和塔-线体系进行了连续倒塌破坏过程分析。其主要研究内容为:(1)选择实际工程中的特高压耐张段直线塔为研究对象,建立单塔有限元模型,包括输电塔模型的建立,选择材料的本构模型;然后对单个直线塔模态进行分析,确定其基本自振周期和振型。(2)借助拆除构件法选取关键构件对单塔进行连续倒塌数值分析,确定构件的失效时间和输电塔的失效准则。采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,在一个计算过程中同时模拟构件失效后整体结构的初始状态和构件的后续突然失效过程。考察了单座特高压直线塔在连续倒塌过程中杆件内力重分布的过程、动力效应和主要破坏模式,确定其不同部位主材失效对结构塔顶位移的动力放大系数取值范围。(3)在单座特高压直线塔有限元分析模型的基础上,考虑导(地)线的找形、导(地)线与塔耦合效应以及绝缘子的影响,建立了输电塔-线体系有限元分析模型。在此基础上,考察了输电塔-线体系的连续倒塌过程和主要破坏模式,并对倒塌破坏过程中导(地)线不平衡张力对后续输电塔的影响进行了分析。(4)考察各种最不利断线工况下直线塔的变形和主材杆件的内力变化规律,找出不同断线工况下直线塔可能出现初始破坏的几何位置和薄弱杆件,为输电线路设计提供参考。

关键词：特高压输电线路拆除构件法连续倒塌破坏模式断线

基于拆除构件法的框架填充墙结构倒塌过程研究

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同方学位论文库

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基于拆除构件法的框架填充墙结构倒塌过程研究

作者：韩永志大连交通大学

学位级别：硕士

拆除构件法是连续倒塌分析与抗连续倒塌设计的重要研究方法之一,本文基于拆除构件法,利用OpenSees有限元软件研究框架填充墙结构连续倒塌全过程。通过拆除不同位置的框架柱(内柱、边柱),分别对平面钢筋混凝土框架填充墙结构进行非线性静... 详细信息

拆除构件法是连续倒塌分析与抗连续倒塌设计的重要研究方法之一,本文基于拆除构件法,利用OpenSees有限元软件研究框架填充墙结构连续倒塌全过程。通过拆除不同位置的框架柱(内柱、边柱),分别对平面钢筋混凝土框架填充墙结构进行非线性静力Pushdown分析和对空间钢筋混凝土框架填充墙结构进行非线性动力时程分析,研究不同结构参数(层高、跨度、层数)对框架填充墙结构倒塌承载力和刚度的影响。本文分析得出如下结论:(1)建立多个不同尺寸的平面、空间钢筋混凝土框架和框架填充墙结构模型,基于拆除构件法对结构变形、抗倒塌极限承载能力等进行分析,研究跨度、层数、层高以及失效柱位置对结构抗倒塌性能的影响。结果表明结构层数和跨度对结构抗连续倒塌性能影响较大,层高的影响相对较小,不同的失效柱位置对抗连续倒塌性能影响较大。(2)拆除平面钢筋混凝土纯框架结构和平面钢筋混凝土填充墙框架结构的首层内柱和边柱,利用受损跨加载法进行非线性静力Pushdown分析,研究受损跨结构的塑性铰发展过程,结果表明塑性铰首先出现在受损跨内距失效柱位置相邻的首层或第二层梁端,基本上遵循由首层向上层结构扩展的顺序。(3)利用拆除构件法对带有填充墙的空间混凝土框架结构进行非线性动力时程分析,分析地震动作用下的结构抗连续倒塌性能,发现非线性动力时程分析结论与Pushdown分析基本一致,但是多维地震作用会增大结构的变形,加剧受损跨结构的破坏程度。

关键词：连续倒塌拆除构件法 Pushdown 地震动力分析 OpenSees模拟

基于拆除构件法的空间钢框架结构倒塌过程研究

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基于拆除构件法的空间钢框架结构倒塌过程研究

作者：赵汉涛大连交通大学

学位级别：硕士

随着社会的快速发展,人们对建筑结构的需求越来越多样化,钢结构以其优良的力学性能受到广泛应用。近年来,钢结构遭受意外荷载时发生连续倒塌的事故层出不穷,造成了极其严重的后果。因此,对钢结构的倒塌问题研究具有非常重要的工程价值... 详细信息

随着社会的快速发展,人们对建筑结构的需求越来越多样化,钢结构以其优良的力学性能受到广泛应用。近年来,钢结构遭受意外荷载时发生连续倒塌的事故层出不穷,造成了极其严重的后果。因此,对钢结构的倒塌问题研究具有非常重要的工程价值和意义。由于造成结构倒塌的偶然荷载多种多样,难以定量研究。本文结合国外抗倒塌设计规范介绍的备用荷载路径法,忽略引起结构倒塌的原因,假定关键构件的失效位置,将OpenSees有限元软件与拆除构件法相结合,通过拆除局部承重柱的方式,对空间钢框架结构进行抽柱后的非线性静力Pushdown分析和非线性动力分析,研究不同结构参数对结构倒塌响应的影响。论文的主要工作及结论如下:(1)建立不同尺寸的空间钢框架结构模型,分别拆除不同位置承重柱,从抗倒塌极限承载能力、结构刚度和变形等方面,分析不同结构参数,如失效柱的位置、层高、层数、跨度等对结构抗倒塌性能的影响。结果表明失效柱的位置、结构的跨度和层数对结构的抗倒塌性能影响较大,层高的影Ⅱ响较小,可以忽略。(2)拆除空间钢框架结构的首层内柱、边柱和角柱,通过受损跨加载法进行非线性静力Pushdown分析,研究剩余结构的塑性铰发展过程,结果发现塑性铰最先出现在受损跨内距失效位置较远的首层或第二层梁端,逐步向上层结构发展。(3)考虑多维地震作用的影响,对拆除柱后的结构进行非线性动力分析,研究多维地震动作用对结构倒塌响应的影响,发现多维地震作用会增大结构的变形,加剧受损跨结构的破坏程度。

关键词：倒塌拆除构件法 Pushdown分析动力分析

钢筋混凝土框架基于拆除构件法的抗连续性倒塌性能分析

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钢筋混凝土框架基于拆除构件法的抗连续性倒塌性能分析

作者：兰林广西大学

学位级别：硕士

20世纪60年代以来,随着恐怖袭击,意外事故、自然灾害等频繁发生,对人类的生命和财产安全造成了巨大的威胁,这其中很大程度上是因为这些偶然事故引发的建筑物的连续性倒塌。本文借鉴美国公共事务管理局编制的GSA2003规范,利用SAP2000有... 详细信息

20世纪60年代以来,随着恐怖袭击,意外事故、自然灾害等频繁发生,对人类的生命和财产安全造成了巨大的威胁,这其中很大程度上是因为这些偶然事故引发的建筑物的连续性倒塌。本文借鉴美国公共事务管理局编制的GSA2003规范,利用SAP2000有限元软件对结构进行建模分析,采用基于静力分析的拆除构件法对结构进行抗连续性倒塌性能分析,对象为一栋十层规则纯框架结构和一栋实际的四层不规则住宅楼。在分析规则框架时,先引入冲击荷载作用于结构关键柱,采用非线性动力时程分析方法,对结构进行破坏分析,结论与基于非线性静力与线性静力分析的拆除构件法的结果进行对比,若情况吻合,说明采用最简单的线性静力的拆除构件法是可行的;然后对不规则的实际结构,采用线性静力拆除构件法进行分析。规则框架中,同一楼层,拆除角柱最易引发连续性倒塌,然后是长边中部边柱、短边中部边柱、内部中柱;而在不规则框架中,由于与失效柱连接的梁的截面,跨度不同等原因,使得拆除构件分析的结论与规则框架有很大不同,正常荷载作用下短跨小截面内力较小的梁在拆除与之相连的柱后,与另一根梁连接成长跨变截面梁,内力重分布,梁的内力剧增,因而得出对该不规则结构而言,拆除短边中部边柱和内部中柱最易引发连续性倒塌,接着为长边中柱和角柱,并针对该结构情况,提出一定的改进措施,提高结构的抗连续性倒塌性能。

关键词：连续性倒塌拆除构件法冲击荷载规则纯框架不规则框架