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某内穿式拱-桁架结构设计及其连续倒塌分析

建筑结构 2013年第19期43卷 42-47,53页

作者：朱哲达舒赣平金如元赵伟米金星东南大学土木工程学院南京210096 江苏省建筑设计研究院有限公司南京210096

利用拱竖向刚度大的特点,可有效减小与其协同工作的桁架的高度。以南京青奥体育场馆为工程背景,研究了内穿式拱-桁架协同工作的机理与设计方法。对此结构体系的受力性能进行分析,并分析其稳定性;对拱与桁架相连节点进行有限元分析,以确... 详细信息

利用拱竖向刚度大的特点,可有效减小与其协同工作的桁架的高度。以南京青奥体育场馆为工程背景,研究了内穿式拱-桁架协同工作的机理与设计方法。对此结构体系的受力性能进行分析,并分析其稳定性;对拱与桁架相连节点进行有限元分析,以确保关键节点具有足够的承载力;使用抽柱法进行结构抗连续倒塌计算,以分析结构关键构件。基于上述结果,给出了此类结构的设计建议。

关键词：内穿式拱-桁架结构结构布置受力性能节点分析连续倒塌分析

基于监测数据的超高层建筑参数识别和连续倒塌分析

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基于监测数据的超高层建筑参数识别和连续倒塌分析

作者：邱汉波华中科技大学

学位级别：硕士

随着城市快速发展和人口聚集,超高层建筑成为解决城市土地紧张问题的重要手段。超高层建筑施工过程中,结构高大复杂,施工难度大,荷载持续变化,应急救援困难。超高层主体结构在施工荷载或极端情况下发生重大安全事故会引发灾难性的后果... 详细信息

随着城市快速发展和人口聚集,超高层建筑成为解决城市土地紧张问题的重要手段。超高层建筑施工过程中,结构高大复杂,施工难度大,荷载持续变化,应急救援困难。超高层主体结构在施工荷载或极端情况下发生重大安全事故会引发灾难性的后果。施工安全事故中建筑模板支撑坍塌事故占比达到27.3%,是最常见的施工安全事故之一,严重威胁到主体结构的安全。因此,对超高层建筑临时支撑结构和主体结构进行安全监测、参数识别和倒塌分析具有十分重要的意义。本论文依托国家重点研发计划课题2016YFC0802002“动态时空环境效应下的超高层建筑主体结构安全诊断理论与方法研究”,以超高层建筑高支模板临时支撑结构和主体结构为对象,建立高支模板临时支撑结构和主体结构的安全监测系统;推导基于灵敏度分析的参数识别方法,结合监测数据对高支模体系和主体结构进行参数识别;以修正后的模型为对象,对高支模体系和主体结构进行倒塌分析。本文的主要研究内容如下:首先,建立依托工程高支模支架和主体结构的安全监测系统。通过高支模监测试验,测得支架搭设参数、加速度响应和浇注期应变,总结高支模体系搭设中的问题,分析浇注期支架受力和变形的规律;建立超高层主体结构安全监测系统,测得施工期的主体结构的动态响应,分析施工期主体结构的动态响应变化规律。第二,提出了一种基于灵敏度分析的非线性结构参数识别方法。推导了基于纤维截面梁柱单元的非线性响应求解过程,利用Newmark法求得结构响应关于非线性材料参数的灵敏度,利用非线性最小二乘优化算法实现复杂结构的参数识别和模型修正。根据实际工程数据建立高支模体系和超高层结构主体两个数值模型进行参数识别和模型修正。超高层主体结构参数识别结果的误差控制在0.5%以内,验证了非线性参数识别方法的正确性。利用高大模板脚手架的实测数据,修正高支模体系有限元模型,修正之后最大误差和最小误差均减小,有限元模型更加接近实际工程。最后以修正后的高支模模型和主体结构模型为对象,对高支模板体系和主体结构进行倒塌分析,模拟两种结构的倒塌过程,分析倒塌过程结构的内力、位移和能量变化,总结两种结构的倒塌模式。结合脚手架搭设、监测试验和倒塌分析提出抗倒塌建议,为超高层建筑主体结构安全诊断评估提供分析方法和预警依据。

关键词：超高层建筑监测数据参数识别高大模板支撑连续倒塌分析

爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土框架结构局部破坏与连续倒塌分析

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爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土框架结构局部破坏与连续倒塌分...

作者：王超天津大学

学位级别：硕士

近些年来,装配式结构体系被广泛使用,中建技术中心在结合国内外装配式结构体系优势的基础上,提出了一种预应力装配式混凝土框架结构新体系,并对其抗震性能进行了系统的研究。与传统的等同现浇装配式混凝土框架结构相比,预应力装配式混... 详细信息

近些年来,装配式结构体系被广泛使用,中建技术中心在结合国内外装配式结构体系优势的基础上,提出了一种预应力装配式混凝土框架结构新体系,并对其抗震性能进行了系统的研究。与传统的等同现浇装配式混凝土框架结构相比,预应力装配式混凝土框架结构新体系节点采用干式连接,提高了施工速度,未来将应用于学校、住宅、政府建筑等。然而,国内外恐怖袭击事件频繁发生,由于爆炸荷载作用下导致的建筑结构的连续倒塌事故时有发生,造成巨大的经济损失以及人员伤亡,因此对于预应力装配式混凝土框架结构新体系,除了需对其抗震性能进行系统研究外,还需对其在爆炸荷载作用下的动力响应及连续倒塌性能评价进行深入的研究。本文以中建技术中心提出的预应力装配式混凝土框架结构体系为研究对象,建立预应力装配式混凝土结构的有限元模型并验证模型选用材料类型以及参数的正确性,柱作为结构主要受力构件以及防连续倒塌的关键构件,为了更为准确得到预应力装配式混凝土结构柱的抗爆性能,提出合理的柱边界条件简化模型并分析影响柱抗爆性能的关键参数,在此基础上,对预应力装配式混凝土框架结构进行连续倒塌评价并分析影响其倒塌性能的关键参数,主要研究工作及研究成果如下:(1)运用ANSYS/LS-DYNA软件建立预应力装配式混凝土空间节点有限元模型,与已有试验作对比,验证模型选用材料以及参数设置的正确性。(2)根据预应力装配式混凝土框架结构的特点,提出结构柱柱顶约束刚度理论计算方法,建立了爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土框架柱破坏分析的简化模型;基于建立的简化模型,通过参数分析研究了影响预应力装配式混凝土框架柱抗爆性能的关键因素,结果表明轴压比和混凝土强度分别对柱中残余位移和最大位移影响较大,局部箍筋加密能满足柱抗爆设计要求。(3)采用非线性动力分析方法,研究了爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土结构平面框架结构的动力响应和抗连续倒塌性能,并与现浇结构作对比,分析两者连续倒塌机制的异同点,梁机制阶段两种结构抗力相同,悬链线机制阶段预应力装配式结构优于现浇结构。(4)在爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土框架柱破坏分析简化模型的基础上,优化柱的竖向边界条件,建立了计算爆炸荷载下预应力装配式混凝土框架结构倒塌位移的简化模型,提出了爆炸荷载作用下预应力装配式混凝土框架结构抗倒塌性能评价方法。

关键词：预应力装配式混凝土框架结构边界条件爆炸荷载破坏分析抗爆性能评价连续倒塌分析抗倒塌性能评价

钢管混凝土柱—钢梁平面框架在冲击荷载下的连续倒塌分析

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钢管混凝土柱—钢梁平面框架在冲击荷载下的连续倒塌分析

作者：宋链重庆大学

学位级别：硕士

钢管混凝土结构在各种加载条件下表现出众多的优势,所以被广泛地应用于各多高层及超高层建筑中。但是在服役期间,钢管混凝土结构不仅承受正常的设计荷载,而且还可能承受意外的冲击偶然荷载。因此,开展钢管混凝土结构在冲击荷载下的连续... 详细信息

钢管混凝土结构在各种加载条件下表现出众多的优势,所以被广泛地应用于各多高层及超高层建筑中。但是在服役期间,钢管混凝土结构不仅承受正常的设计荷载,而且还可能承受意外的冲击偶然荷载。因此,开展钢管混凝土结构在冲击荷载下的连续倒塌分析方法的研究,具有深远的意义。另外,材料的力学性能作为结构分析研究的基础。在进行有限元模型分析时,材料的参数取值将与模型计算结果的准确性直接性关联。由于材料的断裂应变又与其应力状态相关,因此在材料的失效模型中引入了三轴应力度参量。Q345结构钢被广泛应用于中国钢结构建筑,在本文作为典型的低合金钢进行了试验研究。在钢结构中,通常连接时使用焊接形式,并且该构造过程可能将显著地改变材料的性质。因此,在试验中也研究了对接焊缝的热影响区(HAZ)材料的性能。基于重庆市基础与前沿研究计划重点项目“组合框架结构的落层冲击多米诺倒塌机理研究”(项目号:cstc2015jcyj BX0024),主要开展了两方面的研究:(1)通过ABAQUS采用多尺度建模方式建立了五层三跨的钢管混凝土组合平面框架。通过单一变量控制法和正交试验方法分析,主要以失效柱顶部节点竖向位移、失效柱相邻柱的轴力为分析指标,对此进行了采用直接模拟法(DS法)的抗连续倒塌分析,同时与拆除构件法(AP法)进行了比较。AP法简化考虑结构关键构件破坏的过程;DS法针对具体的冲击荷载工况进行分析。结果表明AP法不能准确地反映钢管混凝土框架结构在冲击荷载下的抗连续倒塌性能。此外,通过参数分析为冲击荷载作用下钢管混凝土结构的抗连续倒塌设计提供了建议。(2)采用由对接焊接Q345钢板里抽取的母材和HAZ材料制作而成的缺口圆棒试件,考虑不同三轴应力度进行了一系列静态试验。同时所有试验均通过数字图像相关法(DIC)技术获得全程的应力分布。最后得到了Q345钢材及HAZ材料的J-C本构模型及J-C断裂准则模型中各个参数,为Q345焊接结构的有限元数值分析提供材料基础数据。本文的创新点:(1)首次通过直接模拟法进行了组合平面框架多尺度模型在冲击荷载作用下的连续倒塌分析。(2)首次通过正交试验法对冲击荷载进行组合从而有效地代表全面的组合。(3)首次通过非接触技术得到Q345焊接钢板母材和HAZ材料的本构及断裂模型参数。

关键词：组合平面框架连续倒塌分析 Q345 三轴应力度断裂准则

爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构的连续倒塌分析

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解放军理工大学学报（自然科学版） 2007年第6期8卷 652-658页

作者：师燕超李忠献郝洪天津大学建筑工程学院天津300072

近年来,鉴于建筑结构连续倒塌分析的复杂性,迄今为止,尚未得出一种可用于工程实际的足够精确的结构连续倒塌分析方法。运用通用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了某2跨3层框架结构的三维有限元模型。研究了初始损伤、结构的初始条... 详细信息

近年来,鉴于建筑结构连续倒塌分析的复杂性,迄今为止,尚未得出一种可用于工程实际的足够精确的结构连续倒塌分析方法。运用通用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了某2跨3层框架结构的三维有限元模型。研究了初始损伤、结构的初始条件等因素对爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌过程的影响。并将分析结果与传统的结构倒塌分析方法的分析结果进行了对比,进一步提出了一种改进的钢筋混凝土结构连续倒塌分析的方法,对建筑结构抗连续倒塌设计具有一定的指导作用。

关键词：钢筋混凝土框架爆炸冲击荷载连续倒塌分析初始损伤结构的初始条件

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考虑节点作用的索穹顶结构连续倒塌分析

考虑节点作用的索穹顶结构连续倒塌分析

一种适用于重点设防类高层单跨钢连廊的结构设计

第十三届全国现代结构工程学术研讨会

作者：牛功科张微敬北京工业大学空间结构研究中心

采用LS-DYNA有限元软件,基于拆除构件法,对索穹顶结构进行了考虑节点作用的动力连续倒塌分析。模拟结果表明:外层环索是索穹顶结构的关键构件,单根外层环索的破坏可能引起结构的连续倒塌,节点达到失效应变发生破坏;单根其他杆件的破坏... 详细信息

采用LS-DYNA有限元软件,基于拆除构件法,对索穹顶结构进行了考虑节点作用的动力连续倒塌分析。模拟结果表明:外层环索是索穹顶结构的关键构件,单根外层环索的破坏可能引起结构的连续倒塌,节点达到失效应变发生破坏;单根其他杆件的破坏不会引起结构连续倒塌,节点未发生破坏。在此基础上,研究了计算模型中建立实体节点的数目及位置对结构连续倒塌破坏模式的影响,得到:在计算模型中确定少量实体节点后,再增加实体节点,结构的破坏模式相差不大;外层撑杆上节点采用实体建模与下节点采用实体建模的结构破坏模式相差不大。

关键词：索穹顶结构连续倒塌分析拆除构件法节点作用 LS-DYNA

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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建筑结构 2024年第4期54卷 110-116页

作者：张能伟阮永辉郁冰泉同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

为满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对单跨框架结构应用场合的条文规定和建筑使用功能要求,提出一种适用于重点设防类高层单跨连廊的结构体系:X向为两跨框架+桁架结构,Y向为框架-支撑结构。分别采用静力弹性分析和动力弹塑性... 详细信息

为满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对单跨框架结构应用场合的条文规定和建筑使用功能要求,提出一种适用于重点设防类高层单跨连廊的结构体系:X向为两跨框架+桁架结构,Y向为框架-支撑结构。分别采用静力弹性分析和动力弹塑性分析对本连廊进行计算。结构静力弹性分析结果表明:施工模拟顺序对结构的内力影响较小,连廊在X向本质上是一个单层双跨框架结构。连廊性能化设计结果表明其能达到中震弹性、大震不屈服的性能目标。连廊的非线性屈曲分析和连续倒塌分析结果表明:桁架受压斜腹杆屈曲会引发结构整体失稳;桁架受压斜腹杆、框架角柱和框架边柱失效不会引发结构连续性倒塌。最后对连廊进行罕遇地震和极罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,结果表明:结构受力性能良好,构件损伤控制在“中度破坏”以内,能够满足规范大震不倒的设计要求。

关键词：高层单跨结构静力弹性分析非线性屈曲分析连续倒塌分析动力弹塑性分析

存在初始缺陷的钢结构网架断杆原因研究及优化

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存在初始缺陷的钢结构网架断杆原因研究及优化

作者：秦毓烟台大学

学位级别：硕士

网架结构是一种跨度较大,对设计和施工缺陷较为敏感的结构型式,由此导致其在工程应用中遇到事故较多。本文研究基于威海市一个网架结构工程事故,通过调研得到工程设计数据和施工过程资料,找出设计及施工缺陷,并建立模型展开研究分析,以... 详细信息

网架结构是一种跨度较大,对设计和施工缺陷较为敏感的结构型式,由此导致其在工程应用中遇到事故较多。本文研究基于威海市一个网架结构工程事故,通过调研得到工程设计数据和施工过程资料,找出设计及施工缺陷,并建立模型展开研究分析,以确定网架断杆的原因。在此基础上,从抵抗连续倒塌的角度开展安全性分析,并最终有针对性的提出结构优化方案措施。结合工程实际情况,本文研究所考虑的设计与施工缺陷包括杆件缺陷、屋面施工方式以及支座偏位等因素,研究初始缺陷对结构实际影响以及存在初始缺陷、初始破坏工程实例的抗倒塌能力,为后续类似的研究工作提供借鉴与补充。根据本文研究内容对工程实例结构进行了一系列有限元分析:通过分阶段加载对结构进行屋面施工模拟,讨论三种屋面施工方式对结构的实际影响;改进一致缺陷模态法将杆件缺陷引入结构进行模拟,讨论不同缺陷大小下对结构的实际影响;模拟单个支座偏位得到最不利支座偏位组合,讨论支座偏位对结构的实际影响;基于工程结构通过静力分析、模态分析以及动力分析进行连续倒塌模拟,讨论高敏感性构件对结构的影响;最后对工程实际情况进行建模,考虑初始缺陷、初始破坏进行连续倒塌分析并根据连续倒塌准则判断结构的安全性。现将本文研究得到的主要结论概况如下:1.屋面施工方式并不是网架结构出现断杆的主要因素,三种屋面施工方式均产生相同的施工效应,仅在结构中部腹杆存在一些应力变化;杆件初始缺陷对结构的影响较大,缺陷大小根据杆件长度转化为等效应力,其中杆件允许偏差为R,当缺陷取R/16时结构承载力下降39.51%,杆件缺陷应为网架断杆的主要因素之一;支座偏位对结构跨中支座杆件影响较大,网架中部杆件应力与位移并无明显变化。2.根据对工程结构进行的连续倒塌分析,结合结构连续倒塌准则并分别拆除结构中最高敏感性的上弦杆、下弦杆以及腹杆等杆件并不会引起结构的连续倒塌,说明结构完整情况下有较好的抗倒塌能力;对工程实际情况进行考虑初始缺陷、初始破坏的连续倒塌模拟分析,发现结构在实际断杆作用下会导致附近杆件应力增加,可能发生失稳,遂在拆除可能失稳腹杆进行连续倒塌分析,结构并不会进一步失稳,通过对工程实测数据对比模拟结果相似,说明实际工程应考虑初始缺陷能更好的模拟实际情况,且对于双层网架结构在单根高敏感性杆件破坏下,可能引发附近杆件失稳但并不会发生连续倒塌,进一步拆除单根存在失稳可能的杆件结构经内力充分布仍未发生连续倒塌破坏。

关键词：网架结构初始缺陷敏感性分析连续倒塌分析

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编者按

建筑结构学报 2024年第1期45卷 F0002-F0002页

作者：李忠献不详

近几十年来,因恐怖袭击以及生产和生活中的疏忽而引发的各类意外爆炸事件屡有发生,不仅对爆源附近的人员及建筑造成毁伤,而且爆炸冲击波传播与周边建筑相互作用,还会引起爆源附近数公里范围内建筑群的损伤破坏,造成重大的人员伤亡和财... 详细信息

近几十年来,因恐怖袭击以及生产和生活中的疏忽而引发的各类意外爆炸事件屡有发生,不仅对爆源附近的人员及建筑造成毁伤,而且爆炸冲击波传播与周边建筑相互作用,还会引起爆源附近数公里范围内建筑群的损伤破坏,造成重大的人员伤亡和财产损失,甚至引发社会恐慌。然而,由于爆炸荷载具有超压峰值高、持续时间短等特点,爆炸荷载作用下建筑结构的破坏与连续倒塌分析主要存在如下问题。

关键词：爆炸荷载连续倒塌分析损伤破坏爆炸冲击波恐怖袭击周边建筑社会恐慌持续时间