钢框架结构火灾反映分析研究

就钢框架结构抗火性能的研究历程、研究进展和存在问题进行综述.并针对现阶段的研究状况,对需要深入探讨的课题提出建议.     

爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序研究爆炸荷载作用下钢框架结构的连续性倒塌机理,主要针对三层两跨钢框架结构进行分析,总结多层钢框架结构在不同工况条件下的倒塌规律.利用相关规范提出的拉结构件法对结构进行加强设计,验证了多层钢框架结构在多柱破坏情况下拉结构件法的有效性.多柱破坏时,可以通过合理拉结设计有效避免结构发生连续性倒塌,为实际工程中如何利用拉结构件法进行加强设计提供了理论参考.     

钢框架结构的地震易损性分析

由于钢框架结构体系近年来在多、高层民用建筑和工业建筑中得到了广泛的应用,因此本文以平面钢框架结构体系为研究对象,以美国太平洋地震工程研究中心(PEER)提出的概率性能评定框架为基础,对钢框架结构的地震易损性进行了研究.研究中所采用的有限元软件为美国加州伯克利大学开发的Open Sees 软件.     

二层钢框架结构大雪后倒塌原因分析

沈阳市某二层钢框架结构在2007年3月4日大雪过程中,屋面结构发生倒塌事故,经现场检测和计算,本文分析了该建筑的倒塌原因。     

火灾下门式钢刚架倒塌模式及影响因素

采用火灾下门式钢刚架结构足尺倒塌试验验证有限元模型(FEM),然后对门式钢刚架结构进行二维及三维模拟,并研究构件升温工况、柱脚刚性、跨高比、防火保护、截面温度梯度、荷载比、风荷载及次要构件等因素对火灾下门式钢刚架结构倒塌模式的影响,归纳出四种典型倒塌模式。结果表明:有限元模型能准确预测火灾下门式钢刚架结构的倒塌行为;构件升温工况、柱脚刚性、荷载比及次要构件对倒塌模式影响较大,而风荷载、防火保护、截面温度梯度及跨高比对倒塌模式影响较小。最后,归纳了不均匀火灾下门式钢刚架结构的倒塌规律。     

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.     

钢框架结构节点域分析简化模型

节点域起着传递梁柱之间力和弯矩的作用,这样就使得节点域的应力状态非常复杂.节点域的剪切变形对整个钢框架的性能有着重要的影响,基于1978年Krawinkler提出的模型和一维边界面理论,建立节点域的力与变形的非线性关系模型.通过与试验比较证明所建模型可以很好地模拟节点域力与变形的关系.     

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.     

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.     

基于精细化有限元模型的混凝土框架结构动力倒塌承载力

为评估混凝土框架结构在柱子突然失效时在动力荷载作用下的承载能力,以研究团队开展的现浇（RC）和全装配式（PC1明牛腿插销节点）混凝土框架子结构中柱移除多级重复倒塌动力试验为基础,通过初级垮塌荷载工况下位移响应曲线的拟合,校核了论文中用ABAQUS软件建立的框架子结构精细有限元分析模型的准确性,并利用拆除构件法对框架结构的抗连续倒塌性能进行了损伤量化评估. 由于研究团队试验是多次重复垮塌试验,无法获取RC和PC1（明牛腿插销节点）试件一次倒塌所承受的荷载,对于全装配式（PC2暗牛腿插销节点）未进行动载试验,根据准确校验模型利用试算法分别预测了RC、PC1和PC2框架结构的最终破坏荷载,并对三者的破坏模式和损伤情况进行了对比分析. 破坏时,RC梁柱损伤严重,梁端钢筋拉断,装配式梁端连接区混凝土被压溃,插销杆被剪断,且现浇试件的抗倒塌能力明显高于全装配试件,此外还发现,通过加强装配式结构的角钢能提高其抗倒塌承载能力.     

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.     

巨型钢框架结构动力分析的简化计算模型探讨

为了减小动力分析时结构的自由度数量,本文对常用的某结构形式的巨型钢框架结构体系,首先推导巨型构件的等效抗弯刚度和等效剪切刚度而得到其等效模型,并通过自振特性分析和地震作用时程分析,对等效模型和精确杆件模型的计算结果进行分析和比较.计算结果表明,等效模型具有较好的计算精度,可满足工程实际初步设计的要求.     

基于纤维模型的外粘型钢加固混凝土柱静力弹塑性分析

基于纤维模型,引入约束混凝土本构关系,提出了对外粘型钢加固混凝土柱进行静力弹塑性分析的方法,并在OpenSees平台上编程实现.在此基础上,对约束混凝土本构参数进行了敏感性研究,探讨了混凝土材料本构模型对截面层次的弯矩曲率关系和构件层次的荷载位移关系的影响.经与2次不同的试验结果比较,计算的荷载位移曲线与试验结果符合良好,表明在外包钢加固柱进行弹塑性分析时,对约束混凝土采用Kent-Scott-Park本构模型可以获得良好的分析结果.本构模型中约束增强系数和应变参数对于分析结果,特别是弹塑性阶段结果的准确性起到非常重要的作用.     

钢框架-偏心支撑结构的高等分析

钢框架—偏心支撑结构是高层钢结构中常用的结构形式,文章提出了一种新的钢框架—偏心支撑结构的高等分析方法,此方法考虑了残余应力、几何初始缺陷、剪切变形和轴力的影响,编写了相应的高等分析程序,分析了钢框架—单斜杆偏心支撑结构,并与其它非线性软件的计算结果进行了对比分析.     

超高层巨型钢框架结构失效模式分析

采用有限元软件对某超高层巨型钢框架结构进行Pushover非线性弹塑性分析,分别改变巨型框架梁布置或巨型框架梁高,得到各自失效模式.比较不同结构失效模式下的最大侧移,找出具有最优结构构造形式的巨型钢框架结构.将最优巨型钢框架结构中的失效支撑替换为防屈曲支撑,重新通过Pushover分析其失效模式,与原最优巨型钢框架结构的失效模式进行比较.分析结果表明:部分采用防屈曲支撑改变了巨型钢框架的最弱失效模式,使其抗震性能得到明显提高.通过逐步将失效支撑替换为防屈曲支撑,得到具有最优经济性能和抗震性能的超高层巨型钢框架结构.     

ANSYS在钢框架结构地震时程反应分析中的应用

ANSYS有限元分析软件有着强大的计算功能,通过二次开发后,在结构的地震时程反应分析中有着广泛的应用。通过建立一个两层的钢框架结构,利用ANSYS软件进行建模、划分单元,对其进行地震反应的时程分析,给出了关键点处的变形和应力,为实际工程建设提供了重要的依据。     

基于Pushover原理的钢框架静力弹塑性分析

Pushover分析是实现结构性态设计目标的方法之一,文章阐述了SAP2000中Pushover分析的基本原理,并根据我国最新的抗震规范,介绍了Pushover分析的计算步骤。在此基础上,利用1个钢框架结构实例进行说明,得出了包括底部剪力-顶部位移关系曲线、层间位移角和结构破坏塑性铰分布的分析结果,表明Pushover分析是当前对钢框架结构在罕遇地震下进行弹性塑性分析的有效方法。     

爆炸荷载作用下钢框架动力响应有限元分析

选用了具有强大显式动力分析功能的ANSYA/LS-DYNA程序,并采用Solid164显式单元进行数值模拟.分析了在爆炸荷载作用下,2层钢框架在没有考虑混凝土楼板和有混凝土楼板参与时,梁、柱截面细微的动力响应和变化规律,试图找出其破坏的薄弱环节.分析发现:爆炸冲击荷载直接作用时间极其短暂,结构动力响应复杂,且成周期性变化;梁、柱相交节点区域应力最大,柱相关单元首先会进入塑性,且单元失效也先出现在该区域的柱上;当施工阶段无楼板参与时,梁单元基本处于弹性工作状态;有楼板参与作用时,梁单元于跨中和与柱相交的节点区域首先进入塑性,梁单元在竖向荷载设计值作用下,扭曲现象明显.     

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.