《框架结构抗连续倒》PPT课件.ppt

1、框架结构抗连续倒塌性能分析：1 .连续倒塌的分析方法；2.拆除构件的关键问题；3.静态线性、静态非线性、动态线性和动态非线性的分析方法。一般来说，如果一个结构的最终失效状态与初始失效状态不成比例，就可以称之为连续倒塌。连续倒塌分析的目的是确定结构抵抗意外作用的能力，并测试移除关键部分时荷载的再分布能力。结构连续倒塌分析可分为两类：连续倒塌评估和连续倒塌模拟。前者是指利用适当的分析方法和倒塌评估标准对既有建筑或拟建建筑进行的连续倒塌分析，主要用于结构抗连续倒塌设计；后者是模拟结构倒塌的全过程。1.连续倒塌分析方法。目前，抗连续倒塌分析的主要方法有：构件拆除法、特殊荷载抵抗法、结构设计法和连续倒塌

2、模拟法。采用特殊荷载抵抗法对结构进行抗连续倒塌分析，将偶然作用对结构的影响量化为荷载值，从而确定分析中使用的荷载效应组合和荷载值。结构措施法是通过结构措施来加强结构的连续性和延性，保持结构的稳定性。结构测量方法的研究重点是分析结构连接系统对结构连通性、延性和冗余度的影响。拉结体系是指设置水平和垂直拉杆，能有效地将结构连接在一起，增加连续性和延性，使结构具有“搭桥”能力。当结构的竖向承载构件受损时，其上水平构件中的拉杆作用在受损构件上，形成“桥梁”，改变了原有的传力路径，由相邻构件承受荷载，从而限制了损伤的发展，提高了结构的抗连续倒塌能力。结构平面和竖向布置的拉杆系统可以有效防止建筑物的连续倒塌

3、，拉索的悬链线作用可以大大提高结构的抗倒塌承载力。下图显示了框架结构：中的悬索作用机理。当框架中的一根柱子由于意外作用而失效时，放置在地板上的缆索起到悬链的作用，将原本由失效的柱子承受的载荷转移到相邻的柱子上，从而增强了结构重新分配载荷的能力。连续倒塌模拟利用固体力学理论和非线性有限元数值分析技术模拟结构的连续倒塌过程，了解连续倒塌破坏的全过程，为结构的抗连续倒塌设计提供依据。基于通用有限元方法的二次开发和直接使用显式动态有限元分析软件，如LS-DYNA，可用于连续倒塌模拟。该拆除方法通过有选择地拆除一个或几个主要竖向受力构件，模拟建筑物和结构因偶然作用而造成的直接主要破坏，然后分析剩余结构在

4、自重和外荷载作用下的内力重分布，并检查结构构件或连接处超出设计承载力的破坏和整个结构的倒塌敏感性，从而评价结构抵抗连续倒塌的能力。其中，构件的“拆除”意味着相应的构件从计算中退出，但连接的构件之间的连接不受影响。也就是说，结构的节点不会受到影响。构件拆除法是从结构连续倒塌的意义上研究关键构件失效后结构响应状态的一种成熟方法。其分析技术注重结构本身的抗力分析，分析对象是受损结构，不包括冲击波作用和其他偶然作用对结构中其他构件的直接影响。拆除构件的方法并不是为了某种偶然的作用而专门设计结构，而是希望结构能够发挥其自身的能力来控制或防止这种意外的发生分析过程与连续倒塌的原因无关，适用于各种非常规荷载

5、下的倒塌分析。在事故作用难以量化的情况下，该方法具有很强的可操作性，有助于初步了解结构系统的倒塌破坏机理和性能，因此得到了广泛的应用。2.拆除构件的关键问题、拆除结构的选择：根据美国规范的规定，对于受弯框架体系，为了完成连续倒塌分析，需要拆除的构件应包括3360(。一楼的长边中间失去了一根外柱；一楼丢了一根角柱。(2)地下车库内部或首层空的内柱。这些零件的选择仍需根据工程经验来确定。美国失效极限准则提出了主要承载构件失效引起的破坏准则，允许失效发生在失效构件的上层或下层。具体允许的破坏程度如下：纯框架体系的破坏范围除一根柱外，在任何方向都不应大于一个跨度。其他框架系统的损坏范围不应超过70平方

6、米或15%的建筑面积。如果损伤范围超过上述限值，应重新设计，并从零开始进行连续倒塌分析。下表给出了框架结构构件抗倒塌的最大容许延性或转动极限。表中的延性极限是极限位移与弹性位移的比值Du/Dy。材料结构性能：构件在意外作用下的失效是一种短期行为。在瞬时脉冲的作用下，钢筋和混凝土的平均应变率比标准木材试验高几千倍，这将影响材料的强度和变形等力学性能。这种效应被称为应变率效应。国外研究表明，这种效应将显著提高钢筋混凝土材料的强度和延性。为了考虑应变率效应的有利影响，准则允许在考虑连续倒塌分析时提高某些材料的强度。混凝土和钢筋可以比设计强度增加10%。3.分析方法：结构在初始断裂时，其几何组成突然变

7、化并发生振动，产生惯性力，通常伴随着较大的变形，因此结构的连续倒塌本质上是一个非线性动态过程。根据是否考虑非线性和动力效应，拆构件方法可采用四种分析方法：线性静力分析、非线性静力分析、线性动力分析和非线性动力分析。下面，将分别介绍这四种常用的分析方法。线性静力分析线性静力分析是最简单、最基本的分析方法，其中结构构件的拆除是一个静力过程，加载方式为一次性加载。为了考虑构件的非线性，当构件的极限抗弯能力超过时，构件的转动自由度被放松，并施加一个与构件的极限抗弯能力相等的固定弯矩，这相当于手动增加塑性铰来重新分析修改后的结构。当一个构件超过抗剪承载力时，它就是一个失效构件，在继续分析之前，必须将失效

8、构件从模型中移除。当故障部件被移除时，与该部件相关的静载荷或活载荷必须重新分配给其他部件。这种分析反复进行，直到结构稳定。如果分析表明结构不稳定，将会发生连续倒塌。崩溃的临界状态可以定义为结构的极限状态。对于特定的现有建筑，可以通过在分析条件下连续增加垂直载荷系数直到结构达到极限状态来对结构进行上述流动分析，然后此时施加到结构上的所有垂直载荷都是防止结构倒塌的极限载荷。这种方法通常只用于粗略地评估或检查连续倒塌，而不能准确地分析连续倒塌。线性动力分析虽然线性动力分析考虑了部件失效过程中的动力效应，但没有考虑材料的非线性。当结构进入大塑性变形时，动力放大效应、惯性力非线性静力分析非线性静力分析广

9、泛应用于结构的水平荷载分析，也称为“pushover分析”。其基本原理是对结构的计算模型施加一定的水平荷载模式，并逐渐增加荷载，直至达到目标荷载(或目标位移)。在分析过程中，允许成员进入非线性阶段。该方法可以通过计算最大位移角和屈服位移来分析结构在水平荷载作用下的延性。一般来说，结构的延性越好，其在水平作用下的性能越好。在连续倒塌的非线性静力分析中，竖向荷载可以逐渐增加，直到达到目标荷载(位移)或结构倒塌，这相当于“竖向推覆”分析。这种分析方法考虑了非线性效应，对确定结构的弹性极限和破坏极限非常有效，可以补充非线性动力分析过程。非线性动力分析非线性动力分析是分析连续倒塌最精确的方法。分析过程中充分考虑了元件去除的动态特性和材料的非线性。结构会产生较大的变形，材料会进入非线性阶段，出现塑性铰，内力可以完全重新分布，真实地反映了结构倒塌的实际过程，提供了更理想的结果。在不同的意外