钢筋混凝土框架结构地震倒塌过程模拟分析

为研究钢筋混凝土框架结构倒塌模式,指导抗震设计.概述了钢筋混凝土框架结构的主要震害特点,并借助动力有限元软件LS-DYNA对三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化直至倒塌过程进行模拟.通过对参数和模型的选取,再现真实的倒塌过程,证明了柱角端是结构的薄弱环节,仿真结果和真实倒塌过程较好的吻合.     

基于MIDAS/Gen的槽式聚光器结构模态分析

针对槽式聚光器结构优化问题,根据张家港试验基地槽式聚光器实体装置,基于MIDAS/Gen建立槽式聚光器三维有限元模型,采用Lanczos模态计算方法,进行各角度工况下模态分析,得到槽式聚光器在不同工况下的结构模态特征.对槽式聚光器装置进行动力特性测试,测点布置在结构的多个位置,传感器主要布置在聚光镜的镜面中心位置.现场实测过程中选用优泰公司的软件和设备——动态信号采集系统、传感器以及采集仪等试验设备和装置,获取各测点的有效数据,通过优泰软件对原始数据进行处理,得到槽式聚光器装置的动力特性.将数值计算结果与原型实测结果进行对比验证,验证结果表明:本文建立的槽式聚光器三维有限元模型能够较好地模拟现有槽式聚光器结构,能够用于槽式聚光器的静态分析及结构优化分析研究,可以为进一步提高槽式聚光镜组的聚光效果和降低成本提供参考.     

多层框架结构地震倒塌过程仿真分析

破坏过程的计算机仿真可以反映结构的薄弱部位、破坏机理和破坏特征.对这一领域的成果和存在的问题进行了综合分析,提出了解决问题的方向.利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了框架结构的倒塌过程.仿真计算的结果与真实倒塌过程吻合较好,说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以对这种特殊的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真.通过预演或再现倒塌过程,发现了结构在强震作用下的薄弱环节,为提高框架结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑.     

钢筋混凝土框架结构倒塌的计算机仿真研究

在总结实际地震震害特点的基础上，结合钢筋混凝土框架三维非线性动力有限元的分析方法，建立了一肯模拟倒塌过程的计算机同了一种计算机自动判断局部或整体可动机构的快速算法，并引入计算机可视化，多媒体等最新仿真技术，对钢筋混凝土框架结构的倒塌机理作了研究，仿真实例表明能较好地反映框架的地震倒塌过程。     

基于能量原理的钢筋混凝土框架结构倒塌分析

通过能量法对钢筋混凝土框架结构的倒塌作了分析。按照我国现行抗震规范及结构设计规范设计了四个层数分别为4,7,10和15层的框架结构,利用能量法对各框架结构按等效单自由度体系计算其滞回耗能,并考虑了多阶振型的影响。提出了根据推覆分析来近似求解框架结构梁柱构件的自身耗能能力。通过框架结构滞回耗能与自身耗能能力的比较,评估其抗倒塌能力。     

钢筋混凝土结构倒塌全过程数值模拟

提出了一种改进的扩展散体单元模型,以模拟钢筋混凝土结构在地震下的破坏与倒塌,在该方法中,钢筋混凝土被离散成一个个质点,质点之间用非线性弹簧连结,局部的破坏通过弹簧的断裂模拟,该方法可以计算结构从局部破坏到整体倒塌的全过程。     

连接条件对填充墙倒塌影响的数值模拟分析

为了考察填充墙与主体框架不同连接条件对填充墙抗地震倒塌性能的影响,利用ABAQUS结构非线性分析软件,通过自接触和连接弹簧失效模拟框架填充墙在地震作用下的倒塌过程.采用离散式建模方法,将砂浆等效为三向砂浆弹簧.模拟分析结果表明:填充墙与框架梁刚性连接或柔性连接、与框架柱柔性连接均可以有效提高填充墙的抗倒塌能力.其中填充墙与框架梁、柱均设置合理柔性连接时其防倒塌能力最好.     

钢筋混凝土框架结构动力倒塌分析方法研究

本文采用了位移法和反力法对失柱的混凝土框架结构进行线性与非线性动力倒塌分析,并把位移法与反力法的分析结果进行对比,两者吻合较好,同时采用线性动力与非线性动力计算方法分别对具有相同平面布置不同高度的框架结构进行连续倒塌模拟分析,得到不同失效时间失效点的位移时程曲线。分析结果表明:柱的失效时间对位移法和反力法线性动力分析结果影响较小,随着失效时间的增大,结构的动力效应趋于收敛;柱的失效时间对位移法和反力法非线性动力分析结果影响较大,但是随着失效时间的增加,结构的动力效应趋于收敛。     

构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析

讨论构件抗力与结构抗力的关联性,分别给出不同结构参数下(层数与跨数)层间抗弯能力、层间水平约束以及大变形阶段层间极限轴力的计算模型。借助构件性能指标并结合各层构件的实际受力状态(包括拉弯、受弯和压弯),得到多层框架起始屈服抗力、最终屈服抗力与极限抗力的计算式。通过可靠的数值模型对多层钢框架模型抗力评估过程的3个步骤进行验证与分析。研究结果表明,多层框架层间内力主要体现为小变形阶段层间抗弯能力与大变形阶段层间轴力的差异;计算结果与数值结果较为接近,该理论方法可体现层间内力的相互作用并建立构件与结构抗力之间的关系,为多层钢框架抗倒塌能力的评估与计算提供参考。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构防倒塌的判别

在地震作用下保证钢筋混凝土框架结构耗能最大化，同时保证在弹塑性变形条件下大震不倒，对框架结构意义重大。基于功能原理，对框架结构在水平地震作用下达到最大弹塑性位移时的2种变形破坏模式柱铰机制和梁铰机制进行分析，给出结构倒塌指标Ks的下限值和防倒塌的评估判别式，通过算例和实例对规范中框架结构防倒塌的相关要求进行了计算验证。结果显示，现行抗震规范对罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构变形控制值是略偏保守的。     

钢筋混凝土框架梁柱子结构抗连续倒塌动力分析

为了研究钢筋混凝土(RC)框架梁柱子结构的动力抗连续倒塌性能。通过有限元软件建立的精细化模型对两榀中柱移除的RC框架梁柱子结构静力试验进行了数值模拟。从数值模拟获取的荷载-位移曲线及破坏模态与静力试验结果对比基本吻合,能够较好地预测RC框架梁柱子结构在中柱失效后破坏的全过程。通过采用瞬间去柱的加载方式,在验证完成的RC框架梁柱子结构精细化模型基础上进行动力响应分析,并基于能量法进一步研究了结构的动力性能。研究表明:在荷载达到第一峰值荷载之前,在相同位移下采用有限元分析得出的动力抗力要高于能量法分析所得结果,但更接近实际情况。     

预应力钢绞线钢筋混凝土框架柱抗震加固设计

框架结构中框架柱是主要承重构件之一,框架柱自身性能对框架整体的抗震性能有着重要影响。目前研究中乏有预应力钢绞线的加固设计研究,因此限制了该项技术在实际工程中的使用。对课题组相关研究成果以及其他相关研究成果和设计规范,从该项技术加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架柱正、斜截面承载力出发,研究了其框架柱抗震加固设计和控制其最终破坏形态的方法。研究表明,预应力钢绞线加固RC柱能够抑制早期RC柱显著提高柱的正、斜截面承载力,抗震方面也能够有效地提高柱的延性以及耗能能力。     

钢筋混凝土框架结构复模态试验分析

通过一个钢筋混凝土空间框架模型的振动模态试验,分析讨论钢筋混凝土框架结构的模态性质、由实模态替代引起的误差以及哪种实模态提取方法更合适.结果显示,钢筋混凝土框架模型表现出了复模态的特征;其中用复留数相位提取的实模态最接近复模态.     

带填充墙框架的精细化有限元模拟与分析

研究钢筋混凝土框架结构内部填充墙对框架的抗侧刚度、承载力及变形能力的影响。采用混凝土塑性损伤模型及黏性接触面单元模拟填充墙砌块及砂浆,对框架填充墙砌体进行了精细化建模,并模拟框架的面内水平位移加载,得到填充墙砌体在不同加载阶段的裂缝开展形态及外框架结构的损伤情况。将数值模拟结果与试验值进行了对比,为带填充墙框架的有限元精细化模拟及分析提出了一种可行的方法。     

基于抽柱法的钢框架连续倒塌分析

为较准确地进行连续倒塌分析,对抽柱法分析框架连续倒塌时柱失效时间取值、柱失效位置等问题进行研究.采用动力非线性计算方法分别对不同跨度和高度的空间纯框架及框架支撑结构进行连续倒塌模拟分析,得到结构动力效应与柱失效时间的关系曲线和各失效点的位移时程曲线.分析结果表明:随着柱失效时间的减小,结构的动力效应趋于收敛;柱失效位置对剩余结构的影响较大,某些情况下可能会导致剩余结构产生共振.建议在对结构进行连续倒塌分析时,取剩余结构竖向振动周期的1/10,不应大于1/5.柱间支撑作为抗连续倒塌的一道防线起到的缓冲作用能很好地提高结构抗连续倒塌能力.     

火灾下三维钢框架结构响应的数值模拟

建立了三维钢框架结构模型,采用有限元法对整体结构在火载荷和常规载荷共同作用下的变形和应力进行了弹塑性分析,得到了变形及应力随时间变化的云图;同时将不同约束条件下整体结构的响应进行了对比,得到了内力及挠度随时间变化的曲线.为基于整体结构的耐火设计提供了有效的数值模拟方法.     

基于人工神经网络的框架结构可靠性分析

为了解决结构可靠性分析中的非线性问题,将人工神经网络和Monte Carlo法相结合,利用训练后的网络模型对大范围的数据进行概率分析,得到了极限状态函数值的数字特征,求得结构系统的可靠性指标.该方法为复杂结构系统和极限状态函数无法显式表达的结构系统的可靠性分析提供了一个新途径.     

错列剪力墙结构与框架结构抗震的对比实验分析

本文介绍了一种高层建筑当中的新兴结构体系——错列剪力墙结构。为分析错列剪力墙结构和传统框架结构的抗震性能,分别设计制作了两个错列剪力墙结构和传统框架结构的实物模型;利用小型振动台对这些模型进行模拟地震振动实验;得出了错列剪力墙结构和传统框架结构在地震作用下结构的动力反应特征,实验结果表明：在各级地震波作用下,错列剪力墙结构的地震响应均比传统框架结构的地震反应小,说明了错列剪力墙结构相对于框架结构具有更加良好的抗震性能。     

基于随机响应面法的RC框架抗震全局灵敏度分析

实际工程中,结构整体响应往往受大量输入参数的影响,若将全部参数视为随机变量,会导致分析过程十分复杂。因此需要进行参数灵敏度分析,确定各参数对结构整体响应的影响,从而减少需要考虑的变量个数,简化分析过程。以往的方法在计算灵敏度指标时需要大量的分析计算,为解决该问题本文了采用基于多项式混沌展开的随机响应面法,通过该方法建立输出响应的替代模型,进而求得基于方差分析（Analysis of Variance, ANOVA）的全局灵敏度指标。之后本文以钢筋混凝土框架结构为应用对象,采用该方法对其整体承载能力极限状态进行抗震全局灵敏度分析,并将各输入变量的灵敏度指标绘于同一图中。从本文求得的灵敏度指标可知,影响结构抗震可靠度的主要因素为地震作用的不确定性,该结果符合工程经验判断,说明本文采用的方法具有较高的可行性和计算精度。     

钢筋混凝土框架结构震后快速鉴定方法

提出一种震后框架结构安全性快速评估的方法.该方法在分析框架结构常见震害的基础上,对地震中构件的破坏程度提出了定量和定性的判断标准;利用模糊数学方法对各类构件进行安全等级评价,形成隶属度判断矩阵;采用层次分析法对各类构件、结构层进行权重评价;依据等级隶属度判断矩阵和各类构件、结构层的权重进行综合分析,得出整体结构的安全性评价.该方法简单易行,层次清晰,鉴定结果较为真实准确.依据该方法,可编制计算软件,使鉴定工作程序化,有效消减鉴定工作量,为震后紧急情况下应急救援政策的制定、救灾措施的实施和开展提供依据.