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建筑结构在爆炸荷载作用下的连续倒塌问题近些年被很多学者所关注。从本质上讲,结构的抗倒塌和抗震都是动荷载作用下的结构响应问题,因此,结构抗震设计的很多理念对结构的抗连续倒塌设计同样适用。本文采用数值模拟的方法,分别对按抗震设防烈度Ⅵ度、Ⅶ度和Ⅷ度的钢框架结构进行了40kg炸药爆炸作用下的连续倒塌分析,探讨了抗震设防烈度对钢框架连续性倒塌的影响。计算结果表明,抗震设防烈度高的钢框架结构其抵抗连续倒塌的能力较强。其中,按Ⅵ度设防的结构发生了连续倒塌;按Ⅶ度设防的结构没有发生连续性倒塌,只发生了一定程度的变形和破坏;而相比之下,按Ⅷ度设防的结构变形和破坏最为轻微。 相似文献
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采用ALE多物质流固耦合方法模拟爆炸荷载,对门式钢框架结构在内部爆炸荷载作用下的动力响应全过程进行了计算分析。分析中考虑了爆炸源的水平爆距和放置高度对框架结构动力响应的影响。研究结果表明,当爆炸源的放置高度较低时,水平爆距对框架柱的动力响应影响较大,而对框架梁响应影响较小;当爆炸源的水平爆距一定时,框架梁的动力响应随着爆炸高度的提高而增大。通过计算结果的分析对比得到使框架结构发生最大响应的最不利爆炸位置。 相似文献
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为了探究上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的混合结构抗连续倒塌机制,利用拆除构件法,应用ANSYS/LS-DYNA对初始失效后的剩余结构进行非线性静力(Pushdown方法)分析,研究其剩余结构的倒塌破坏模式、荷载变形关系,以及初始失效柱位置的不同和钢框架层数对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:剩余结构的倒塌破坏模式带有典型的延性变形特征,且在倒塌过程中出现位移和应力分布不连续现象;除边柱失效后剩余结构的倒塌过程仅经历了梁机制外,其余剩余结构的倒塌过程均经历了梁机制、压拱机制和悬链线机制;剩余结构的竖向承载力与初始失效柱高度呈负相关,与钢框架层数呈正相关;为剩余结构提供足够的侧向约束作用以及提高结构冗余度和备用荷载路径数量,可以有效提高剩余结构的抗连续倒塌能力。 相似文献
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结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。 相似文献
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强震作用下混凝土框架结构倒塌过程的数值分析 总被引：7，自引：2，他引：7
本文引入机械铰概念解释了钢筋混凝土杆件在地震作用下的失效过程，继而建立了以楼层为基本单位的强梁弱柱型框架结构的倒塌分析模型。并将离散单元法的中心算法一动态松弛法运用到结构倒塌分析模型中，成功地模拟了钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌全过程反应。 相似文献
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在GSA标准分析法基础上提出两阶段分析法,采用ANSYS/LS-DYNA建立了一个7层底框砌体结构的三维有限元模型,对爆炸荷载作用下底框砌体结构连续倒塌过程进行模拟。根据爆炸荷载引起的结构局部性破坏,对局部采取适当的防爆抗爆措施防止结构的连续倒塌。通过改变砌体材料的强度等级、纵向配筋率、粘贴玻璃纤维复合材料、粘贴钢板、柱网尺寸、墙体开洞以及底框层数,得到底框砌体结构在爆炸荷载作用下的响应规律和破坏情况以及结构墙体中砌体材料、钢筋的应力和位移随时间的变化规律,为底框砌体结构的防爆设计提供理论基础和有价值的参考数据。 相似文献
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目前,地震及爆炸荷载下的结构连续倒塌问题已成为土木工程领域研究的热点。本文首先简要介绍了国内外有关连续倒塌问题的研究现状和规范制定情况,然后基于OpenSees模拟平台,对一钢筋混凝土框架结构进行了拆除柱构件的动力分析。计算结果表明:拆除边柱比拆除内柱对结构的倒塌危险性要大,楼板对拆除构件后结构的动力反应有一定的减小作用。依据美国公共事务管理局(GSA)的倒塌规范,采用静力非线性分析和竖向增量动力分析对结构抗连续倒塌能力进行了研究。分析结果表明:楼板在一定程度上可提高结构抗连续倒塌能力;动力放大系数(DAF)随结构进入塑性而逐渐增大;由静力非线性分析曲线得到的结构抗连续倒塌能力曲线与竖向增量动力分析曲线吻合较好。 相似文献
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为了研究设置有粘滞阻尼器的减震钢框架结构的防连续倒塌性能,对设置阻尼器的减震钢框架和未设置阻尼器的原钢框架分别进行了地震弹塑性时程分析,比较了两种情况下的层间位移角.分析结果表明,地震作用下,与原结构相比减震结构的层间位移角最大降低了64.3％.接着采用瞬时加载法对底层各柱失效时的减震钢框架和不设置阻尼器的原钢框架分别进行了动力倒塌分析,比较了减震结构和原结构防连续倒塌的能力,分析结果表明,底层柱失效时,减震结构各柱端点处位移均比原结构降低,最大处降低了63.5％.因此减震结构的阻尼器对结构防连续倒塌能起到较大的作用. 相似文献
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为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌机理,验证基于内力分配得到的抗倒塌措施的合理性,设计2组缩尺比例为1∶4的框架结构模型并开展振动台对比试验,单次双向输入地震动峰值加速度为1.0 g,分析地震作用下填充墙-框架结构变形模式和破坏特点,对比分析有、无落地剪力墙框架结构柱间内力分配规律。研究结果表明,填充墙影响框架结构整体变形及柱破坏模式,横向满砌填充墙约束结构扭转变形,即使在双向地震作用下,偏心结构也未发生扭转;由于窗下半高连续填充墙的约束作用,窗间柱抗侧刚度变大,在地震作用下承担的地震剪力是不受半高连续填充墙约束柱的6～8倍;设置落地剪力墙可优化底层柱间地震剪力分配,使框架柱地震剪力分配趋于均匀,避免结构因“凝震聚力”而发生倒塌,实现“大震不倒”。 相似文献
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为了提高钢筋混凝土建筑结构的抗震性能,分析多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌能力,结合钢筋混凝土建筑结构特性、节点构造特点以及其在多维地震作用下的破坏机理,采用离散单元法建立结构连续倒塌的理论模型,对建筑结构连续倒塌过程进行数值模拟。基于数值模拟化结果,通过备用荷载路径法,实现建筑结构的抗连续倒塌分析。仿真实验结果得出,所提方法能实现对建筑结构抗连续倒塌的准确分析,且在多维地震作用下建筑结构扭转的幅度明显变大,结构顶层位移发散状态显著,不同楼层会产生不同的层间位移以及薄弱部位,建筑结构的抗连续倒塌性能随着失效构件位置的提升而增强。 相似文献
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文章提出了考虑剪切变形弹塑性刚度影响的多弹簧模型的空间梁柱单元,用于反复加载下钢构件的数值模拟。应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元的弹塑性刚度的影响,针对单元模型的塑性区长度和弹簧布置两个参数,文中给出了合理建议取值。数值模拟分析表明,所提出的单元模型能够很好地模拟钢构件的弹塑性性能。在此基础上,以多高层钢结构商业设计软件MTS为平台,进行三维钢框架结构弹塑性动力时程分析模块的开发。最后,文章对一纯钢框架结构足尺振动台试验进行数值模拟,模拟分析结果表明,本文所提出的多弹簧单元模型及开发的动力分析模块能够较好地模拟钢结构在地震作用下的弹塑性性能。 相似文献
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Seismic retrofitting of reinforced concrete frame structures using GFRP-tube-confined-concrete composite braces 总被引：1，自引：1，他引：0
Nasim S.Moghaddasi B 《地震工程与工程振动(英文版)》2012,11(1):91-105
This paper presents a new type of structural bracing intended for seismic retrofitting use in framed structures. This special composite brace,termed glass-fiber-reinforced-polymer(GFRP)-tube-confined-concrete composite brace,is comprised of concrete confined by a GFRP tube and an inner steel core for energy dissipation.Together with a contribution from the GFRP-tube confined concrete,the composite brace shows a substantially increased stiffness to control story drift, which is often a preferred feature in seismic retrofitting.An analysis model is established and implemented in a general finite element analysis program-OpenSees,for simulating the load-displacement behavior of the composite brace.Using this model,a parametric study of the hysteretic behavior(energy dissipation,stiffness,ductility and strength)of the composite brace was conducted under static cyclic loading and it was found that the area ratio of steel core to concrete has the greatest influence among all the parameters considered.To demonstrate the application of the composite brace in seismic retrofitting, a three-story nonductile reinforced concrete(RC)frame structure was retrofitted with the composite braces.Pushover analysis and nonlinear time-history analyses of the retrofitted RC frame structure was performed by employing a suite of 20 strong ground motion earthquake records.The analysis results show that the composite braces can effectively reduce the peak seismic responses of the RC frame structure without significantly increasing the base shear demand. 相似文献
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作为一种特殊的地震动,长周期地震动对结构的危害已引起国内外学者的关注。选取10条KiK-net、K-NET台网中典型的长周期地震动,以及10条国内外的短周期地震动,对比分析两者时程特征和反应谱特征的差异。将所选长、短周期地震动输入钢框架结构模型;通过非线性时程分析,研究钢框架结构在长、短周期地震动作用下的响应差异。结果表明：短周期地震动的平均地面峰值加速度是长周期地震动的3.26倍,而平均地面峰值位移比长周期地震动低10.89%;短周期地震动作用下,钢框架结构顶点加速度响应平均值是长周期地震动的5.16倍,结构顶点位移响应平均值仅比长周期地震动多0.91%;长周期地震动作用下,钢框架结构层间位移角响应较大,结构底部受影响范围更广。对于长周期地震动隐患地区的高层钢框架结构,应对长、短周期震害分别进行考虑;对于中、长周期钢框架结构,建议选用峰值位移作为抗震分析指标。 相似文献
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An efficient component model has been developed that captures strength and stiffness deterioration of steel hollow structural section (HSS) columns. The proposed model consists of two fiber-based segments at a member's ends along with an elastic segment in between. The fibers exhibit nonlinear uniaxial stress–strain behavior, which is explicitly defined by uniaxial monotonic tensile and cyclic round coupon tests. The postbuckling behavior of an HSS column is traced through a proposed uniaxial effective stress–strain constitutive formulation, which includes a softening branch in compression and an energy-based deterioration rule to trace the influence of cyclic deterioration in the inelastic cyclic straining. These may be inferred by uniaxial stub-column tests. The component model captures the coupling between the column axial force and flexural demands. Consistent model parameters for a number of steel materials used in the steel construction in North America and Japan are proposed along with the associated model calibration process. The efficiency of the proposed model in predicting the hysteretic behavior of HSS columns is demonstrated by comparisons with physical steel column tests subjected to various loading histories, including representative ones of ratcheting prior to earthquake-induced collapse. The proposed model is implemented in an open-source finite element software for nonlinear response history analysis of frame structures. The effectiveness of the proposed model in simulating dynamic instability of steel frame buildings is demonstrated through nonlinear response simulations of a four-story steel frame building, which was tested at full-scale through collapse. Limitations as well as suggestions for future work are discussed. 相似文献
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一般采用梁柱焊接节点钢框架结构在遭遇强烈地震地震作用下,结构倒塌破坏可能由于是耗能能力不足所导致。以某钢框架结构为算例,选取20条实际地震动记录,对结构进行易损性分析,对比不同损伤指标和不同梁端构造形式的钢框架结构抗震性能差异。研究显示:对梁柱焊接的普通钢框架结构,其倒塌破坏是由于结构耗能能力不足所导致的,评价结构抗震性能不仅需考虑结构变形能力,尚需同时考虑结构耗能能力;对于改进形式的钢框架结构,结构耗能能力得到显著提高,使得位移首超破坏先于累积损伤破坏,此时基于变形的评价结果更加可靠。 相似文献
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填充墙与钢框架协同工作性能非线性分析 总被引：5，自引：2，他引：5
在试验研究的基础上，运用ANSYS有限元中的接触单元建模，对加气混凝土填充墙钢框架的结构性能进行了研究，同时与纯钢框架结构在强度、刚度、以及延性等方面进行了对比分析，结果表明：填充墙与钢框架协同工作能够改善钢框架结构的受力性能和抗震能力，这为钢结构及其围护体系的研究与推广应用提供了一定的理论依据。 相似文献
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采用子结构混合实验方法进行复杂结构的地震响应模拟。在混合实验中,根据结构的特征划分为多个子结构,每个子结构被封装起来,只有边界上的力和位移作为子结构间相互作用的变量,利用拟牛顿法保持整体结构的平衡和协调。目标结构为SRC框架剪力墙结构体系,结构顶部设置11层高的钢塔。在混合实验中,该结构被分为3个子结构,SRC部分为第一个子结构,采用OpenSees进行模拟;钢塔的第1层比较薄弱,是变形集中区域,采用实验进行模拟;钢塔其余部分采用ABAQUS有限元程序进行模拟。实验得到准确的地震响应,表明本文提出的混合实验方法可有效地结合多个有限元程序,充分利用各个有限元程序的优点进行复杂结构的地震响应模拟。 相似文献
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耐震时程法（ETM）是一种基于动力时程的结构抗震分析方法,其典型表征在于随着持续时间的增加,地震动强度逐渐增大。本文合成了基于中国抗震反应谱的耐震时程曲线,并以此作为输入,对一个8层3跨钢框架结构的抗震性能进行了分析和评估。采用增量动力分析方法（IDA）对结构在不同耐震持时下的整体响应进行了评估;以大震下天然地震动分析结果为标准,对比了结构在耐震时程曲线（ETA）作用下的塑性铰分布概率、形成顺序和延性分布。研究结果表明：耐震时程法能较好地预测钢框架结构的非线性动力响应及破坏过程,且分析次数少,这为钢框架结构的抗震性能快速分析与评估提供了一种新的手段。 相似文献