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第四届建筑结构抗倒塌会议

召开年：2016
召开地：南宁
出版时间： 2016-12-16

主办单位：;中国建筑学会;;中国工程院;;

会议文集：第四届建筑结构抗倒塌会议论文集

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1.PE纤维水泥基复合材料框架梁柱节点的抗震性能试验研究
- Wang Jiyang;王激扬;Ma Weiqiang;马卫强;Hu Zhihua;胡志华;Wan Chenglin;万成霖
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：本文对聚乙烯(PE)纤维水泥基复合材料梁柱节点和普通混凝土梁柱节点进行了低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究.对节点破坏形态,滞回曲线,骨架曲线,承载力,刚都退化、强度退化,耗能等抗震性能进行了对比分析.试验表明,两种节点均经历了初裂,通裂,极限和破坏四个过程;PE纤维水泥基复合材料替换节点核心区附近混凝土,将混凝土框架节点从核心区剪切破坏提升为梁的弯曲破坏,对节点的初始刚度有一定提升,屈服荷载和极限承载也有所增强,节点强度和刚度始终优于混凝土节点.
2.板对失去角柱的钢筋混凝土子结构的影响
- 钱凯;李斌
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：在非抗震构造的试件 F1 和 F3 中，仅分别达到了由用于抵抗连续性倒塌的 GSA3引起的负载的77.6 %和 57.0 %。然而，采用抗震构造的试件 F2 在角柱缺失的前提下，由用于抵抗连续性倒塌的 GSA3引起的负载能达到 108.0%同时还能消除连续性倒塌的可能。实验结果表明,忽略了钢筋混凝土板对抗连续倒塌的贡献将会使结果变得非常保守,尤其是对于现浇结构。试件 S1、S2 和 S3(有板)的极限承载力分别比试件的 F1、F2 和 F3（无板）增长了 51.6%,40.7%和 63%。在 F 系列试件的最终测试阶段，靠近固定端的梁顶部钢筋发生断裂，而在 S 系列试件的最终试验阶段，板的斜裂缝深入发展。S 系列试件的载荷-位移曲线中的第二个上升分支表明，由于 F 系列试件中观察到有限的悬链线作用，导致板中产生了拉伸膜效应。然而，需要进一步的实验和分析来探究在一个角柱缺失的情况下，发生连续倒塌时板的膜效应的具体表现。
3.不对称跨度下螺栓角钢连接梁柱子结构抗连续倒塌试验研究
- MENG Bao;孟宝;ZHONG Weihui;钟炜辉;HAO Jiping;郝际平
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：基于拆除构件法,将平面钢框架结构简化为两跨三柱型梁柱子结构,以2组不同跨度比的螺栓角钢连接(顶底角钢腹板双角钢连接和腹板双角钢连接)梁柱子结构为研究对象,通过静力加载试验研究在连续倒塌条件下不同跨度比时结构的破坏模式、力学形态和传力机理.结果表明,顶底角钢腹板双角钢连接试件为梁柱连接的受拉角钢发生断裂,进而因梁端腹板螺栓孔发生承压破坏而失效;腹板双角钢连接试件均为失效柱与梁相连的腹板双角钢在螺栓孔处断裂而失效.不同跨度比对顶底角钢腹板双角钢连接梁柱子结构的承载力影响较大,等跨试件相比不等跨试件通过上下梁的共同工作获得更大的抗倒塌承载力,表现出较为富余的抗倒塌能力储备;而不同跨度比对腹板双角钢连接梁柱子结构的承载力影响不大.
4.不同方向冲剪破坏后板柱节点抗倒塌性能试验研究
- Hao Zong-da;郝宗达;Li Yi;李易;Lu Xin-zheng;陆新征;Guan Yu-hao;管玉皓;Yan Wei-ming;闫维明
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：冲剪破坏后的节点受力性能对板柱结构系统抗连续倒塌具有重要影响.本文设计开展了4个板柱节点试件的静力倒塌实验,通过分析材料的损伤和变形以及试件的承载力,研究了有无暗梁情况下不同冲剪方向对冲剪破坏后节点受力性能的影响.试验结果表明:板柱结构发生冲剪破坏后,节点承载力和变形由穿过柱头的板内纵筋决定;对于无暗梁的试件,因为钢筋断裂次序相反,向上冲剪试件的悬挂机制承载力峰值出现在正弯矩筋断裂后、负弯矩筋断裂前钢筋从混凝土中拔出时,而向下冲剪试件的出现在首根负弯矩筋断裂而正弯矩筋未断裂时;暗梁使不同冲剪方向下的悬挂机制受力无明显区别,并同时显著提高试件受弯机制和悬挂机制的承载力峰值,以及悬挂机制下的变形能力.
5.城市模建筑群地震灾害三维仿真系统介绍
- WU Kailai;吴开来;WU Qiang;吴强;LIN Xuchuan;林旭川
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：城市建筑群在地震下的行为极为复杂且对整个城市的安全和发展影响巨大,有必要探索更多有效手段对其成灾机理进行研究,其中包括采用基于精细物理模型和高性能计算的三维动态仿真方法.本研究基于C++面向对象程序语言编制了城市建筑群地震灾害三维仿真系统,该系统可以根据不同详实程度的建筑GIS数据,自动建立每栋建筑的非线性模型,运用高性能并行计算技术快速获得建筑群弹塑性地震响应,并实现地震响应的三维可视化.运用此程序,给出了东部某大型城市70多万栋建筑的仿真示例.本系统的提出可为从城市层次研究地震灾害问题提供工具,也可为城市地震应急、救灾工作提供参考.
6.大震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏研究Ⅰ：域倒塌破坏
- LIU bo-quan;刘伯权;FU Guo;付国
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：地震作用下特别是大震作用下建筑结构发生倒塌破坏而导致大量人员伤亡,建筑物应为人民群众提供居住和活动的稳定空间.震害调查和理论研究表明建筑物的倒塌破坏具有显著的地震响应不确定性和抵御地震作用系统性特点,结构抗倒塌性能研究需综合考虑构件损伤、子结构破坏与整体性能退化对结构倒塌破坏的影响.分析了钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏特点和构件、子结构、整体与结构倒塌的关联特性,定义了倒塌临界状态和倒塌破坏区间,提出了结构倒塌破坏的域分析模型和塑性铰密度破坏准则,为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供参考.
7.大震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏研究Ⅱ：数值模拟分析
- 付国;刘伯权;何斌
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：建筑结构大震不倒设防目标实现的最有效途径是建立易于量化的结构倒塌破坏准则,基于域模型的塑性铰密度破坏准则较好的定义结构倒塌破坏.借助OpenSees有限元分析平台,建立了平面框架结构的纤维分析模型,完成了三组平面框架的试验数据验证和倒塌分析,给出了相应的结构倒塌破坏损伤指数.分析结果表明,罕遇地震作用下结构损伤严重的部位集中在塑性发育充分的部位,对低层框架结构而言,底层往往是结构塑性变形集中和倒塌发生的部位.基于域模型的塑性铰密度破坏准则能够较好的定义结构的塑性变形集中程度和倒塌破坏程度.建议取D=1.0和D=0.6分别为结构倒塌破坏的临界点和倒塌破坏控制点.
8.单层空间网格结构连续性倒塌模拟方法研究
- TIAN Limin;田黎敏;WEI Jianpeng;魏建鹏;WANG wenbin;王文斌;HAO Jiping;郝际平
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：随着一些标志性的连续性倒塌事件发生,连续性倒塌开始受到广泛关注,使用通用有限元软件进行倒塌全过程模拟是连续性倒塌研究的重要手段.本文基于ABAQUS有限元软件,首先分别给出在两个求解器中的连续性倒塌模拟方法并分析其各自的特点,然后将两种模拟方法应用于单层网壳结构中.结果表明:在参数设置合理情况下,使用生死单元卸载法或数据传递卸载法卸载重要构件的分析结果均具有较高的精确性;当分析模型较为简单,且不考虑材料损伤失效情况下,建议使用生死单元卸载法,需要考虑材料的损伤时,必须选择数据传递卸载法进行分析.
9.多层钢框架连续倒塌简化非线性分析
- QIAO Hui-yun;乔惠云;YANG Ying-hua;杨应华
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：直接采用非线性动力法分析钢框架连续倒塌可得到精确结果,但其分析过程比较复杂,且对结果的计算和验证比较耗时.本文提出一种多层钢框架连续倒塌非线性简化方法,先求双跨梁在集中荷载作用下的显式简化模型,并对梁端转动刚度和轴向刚度进行修正,根据内力变化将双跨梁反应分为4个阶段,详细推导了双跨梁不同阶段的荷载-跨中挠度计算公式.综合本文建议的双跨梁显式简化模型与能量平衡的概念,本文提出多层钢框架连续倒塌简化非线性评估方法.提出了反映失效柱中轴力与最大竖向挠度关系的框架结构抵抗能力曲线,利用抵抗能力曲线可以快速并准确估计柱失效后的最大动力反应.选择了一个二维框架,采用本文推荐的方法预测柱失效后的最大位移,并与其他学者对相同框架的非线性动力分析结果进行对比,表明采用本文方法可以快速取得准确结果,分析过程简单.
10.钢管混凝土平面框架子结构抗连续倒塌精细有限元分析
- WANG Jing-xuan;王景玄;WANG Wen-da;王文达;LI Hua-wei;李华伟
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：竖向关键构件失效后,结构的抗倒塌能力主要以失效柱上部钢梁的梁机制和悬链线机制为主.选取“两跨三柱”型钢管混凝土平面框架子结构形式为研究对象,采用精细有限元法细致剖析竖向荷载全过程作用下平面框架的倒塌全过程,分析中柱失效卸载位移与承载力的全过程曲线特征,研究不同几何和物理参数对框架的抗力曲线的影响规律.结果表明:中柱承载力(P)-卸载位移(Δ)曲线分为四个阶段:OA阶段为梁机制阶段;AB阶段为转换机制阶段;BC阶段为悬链线机制阶段;CD阶段为破坏阶段.综合抗力指标和位移延性指标可以看出,钢梁翼缘厚度和钢管含钢率对该类结构的抗连续倒塌影响最显著,工程实际设计和应用中应予重视.
11.钢-混凝土组合楼盖系统倒塌后期抗力机制
- 王俊杰;王伟
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：在移除中柱工况下,钢-混凝土组合楼盖体系在后期大变形阶段的抗力主要由钢梁系统的悬链线机制、楼板系统的受拉薄膜效应和塑性抗弯承载力提供.本文推导了以上三种抗力机制的理论公式,将其三部分的承载力相加,即为钢-混凝土组合楼盖倒塌后期的承载力.
12.钢筋混凝土结构抗连续性倒塌研究和设计进展
- HU Yu;胡宇;YANG Jian;杨健;LU Yihui;陆依晖;Huang Xuhao;黄栩浩
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：建筑结构的连续性倒塌研究在全世界范围内广泛开展.混凝土结构发生连续性倒塌的机理十份复杂,常常伴随着大变形,突然失效,开裂等强非线性问题.本文通过介绍连续倒塌事件和工程实例强调了连续性倒塌问题的重要性,并且回顾了连续性倒塌问题研究的发展进展,同时介绍了抗连续性倒塌的设计方法和结构鲁棒性分析的内容.
13.钢框架结构抗连续性倒塌性能试验研究
- LI Honghao;李泓昊
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：本文利用push-down静力试验的方法考察了1/3的钢框架结构缩尺试验模型在失去中柱情况下的反应,定量地分析了在钢框架结构在加载直至倒塌过程中各力学机制,包括弯曲效应和悬链线效应对结构抗连续性倒塌性能的贡献.试验结果表明弯曲效应在整个加载过程中对结构的鲁邦性均有着重要影响,而在大变形情况下,悬链线效应成为结构抗连续性倒塌的主要力学机制,节点形式对弯曲效应和悬链线效应的发展起着决定性作用.
14.钢网格框架-钢筋混凝土核心筒混合结构试验和易损性分析
- WU Di;吴迪;SHEN Wentao;沈文涛
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：以在地震作用下某钢网格-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏概率为研究目标,采用模拟地震振动台试验的方法对1:20缩尺比的模型进行振动台试验,完成振动台模型的设计、制作、安装等.试验测得模型结构的各阶频率与由原型换算后的计算值基本一致,选用不同设防水准下的一条人工和两条天然地震记录作为试验的输入地震动,测量模型加速度反应、位移反应、层间位移角、应变反应,观察钢结构屈服和混凝土核心筒开裂情况,根据试验测试结果建立该结构的概率地震需求模型,并建立继续使用、严重破坏和倒塌3种状态下结构的地震易损性曲线.研究结果表明:通过振动台试验结合易损性分析方法能有效揭示不同地震水平的复杂超限结构体系的整体的安全度水平和抗震性能.
15.混凝土块体碰撞的冲量模型
- Feng Lin;林峰;Yu Zhang;张羽
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：进行10组配筋混凝土立方体面面对心碰撞落体试验,调查碰撞过程中块体运动状态的变化.试验中选择碰撞相对速度和配筋率两个变量.碰撞相对速度的变化是通过设置不同的碰撞块体下落高度实现.试验中测量碰撞块体和被碰撞块体的加速度时程,并计算得到碰撞冲量.采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟混凝土块体碰撞行为并进行参数研究.研究发现,碰撞重量随碰撞速度呈非线性变化,随碰撞夹角的增大而减小.这一认识不同于传统的刚体碰撞理论.此外,碰撞冲量随块体质量和混凝土抗压强度线性变化.最后,提出了冲量模型以描述混凝土块体碰撞的运动行为.
16.基于扰动应力场的平面荷载作用下无筋砌体墙的简化分析模型
- YANG Shuo;杨铄;DENG Ming-ke;邓明科
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：为了得到砌体墙在平面荷载作用下的剪力-位移(V-Δ)模型,考虑砌体材料的各向异性及双轴受力状态下的本构关系,分析压-弯-剪耦合作用下的砌体墙内力,并将改进的扰动应力场模型(DSFM)用于分析砂浆开裂和摩擦滑移对墙体变形的影响,以此得到墙体在侧向荷载作用下的总变形.通过分析得到的砌体墙剪力-位移曲线与试验结果吻合较好.此分析模型能够较准确地预测砌体墙在平面受力状态下的破坏模式,与有限元方法相比能够简化砌体墙平面内的非线性分析,提高运算效率.该方法可作为一种砌体墙的简化分析模型用于砌体结构抗地震倒塌计算中.
17.既有农村砖木结构房屋地震倒塌及抗震加固研究
- JI Xiaodong;纪晓东;ZHAO Zuozhou;赵作周;QIAN Jiaru;钱稼茹;CHEN Yu;陈俞;WANG Mansheng;王满生
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：通过大尺寸模型振动台试验,研究了北京市既有农村住宅单层砖木结构房屋的地震倒塌模式和抗震加固方法.未加固模型的振动台试验表明,由于前纵墙抗侧刚度小,地震作用下前纵墙侧移大,山墙前檐口平面外变形大,山墙形成贯穿的斜向裂缝,8度中震下濒于倒塌.针对该震损模式,提出了抗震加固方法,包括:加设钢门窗框,增大前纵墙的抗侧刚度;采用钢筋网砂浆面层加固墙体端部,提高承重墙的变形能力;加设配筋聚合物砂浆圈梁,提高结构的整体牢固性.加固后模型的振动台试验表明,上述加固方法显著提高了此类砖木结构房屋的抗震能力,加固后模型达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标.
18.抗震和抗连续倒塌设计对RC框架结构易损性的影响研究
- LIN Kaiqi;林楷奇;GU Donglian;顾栋炼;LU Xin-zheng;陆新征;LI Yi;李易
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：建筑在其全寿命周期面临来自多种灾害的威胁.结构多灾害防御能力已成为国内外的研究热点.地震和连续倒塌是工程结构所面临的两个重要灾害威胁,而抗震设计和抗连续倒塌设计对建筑结构多灾害防御能力影响的研究还比较缺乏.本文以一个6层RC框架结构为例,对其进行抗震设计与抗连续倒塌设计,用易损性方法评估了结构的抗震性能及抗连续倒塌性能,讨论了抗震设计与抗连续倒塌设计间的相互影响.结果表明,RC框架结构的抗连续倒塌设计可能会导致不利破坏模式“强梁弱柱”的产生,进而削弱其抗震能力,需对设计后的结构进行重新进行抗震验算;而反复使用不同的设计规范设计同一结构可能导致材料的浪费,却不一定能使结构性能最优.
19.连续性倒塌工况下基于组件法的单层梁柱子结构响应分析
- 谢智阳;陈以一
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：对于钢框架结构,在结构抗连续性倒塌数值模拟当中,能否正确地模拟梁柱节点在不同变形阶段的力学行为直接决定了整体结构分析结果的准确性.传统的塑性铰模型无法准确地模拟因节点断裂而对整体结构产生的影响,而基于损伤力学的精细化有限元模型则需要对节点区进行网格加密,高额的计算代价使其无法应用于整体结构的分析当中.为了较为准确且高效地模拟在连续性倒塌过程中出现的节点断裂等现象,本文针对两种不同的节点构造,基于组件法的思想构建了一种简化的节点分析模型,并将其分析结果与试验结果进行比对,验证了该模型的准确性.最后基于此简化的节点模型,本文还就水平约束刚度对结构响应的影响进行了参数分析,研究了在不同水平约束条件下,采用高延性及低延性节点的梁柱子结构在去柱工况下出现的结构响应的差异及其背后的力学机理.
20.强震作用下柱脚连接刚度对钢框架性能的影响
- CUI Yao;崔瑶;WANG Fengzhi;王枫智;LIU Hao;刘浩
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：为研究强震作用下柱脚连接刚度对多层钢框架结构抗震性能的影响,利用有限元程序OpenSEES建立了一个4层3跨的钢框架模型,对两种柱脚连接(刚接和半刚接)分别进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比了结构整体响应、构件滞回曲线、塑性耗能分布等方面的特征.研究结果表明:对于本文所述结构采用半刚接时在罕遇地震下也是安全的,最大层间位移角沿高度的分布趋于均匀;柱脚连接为半刚接,即允许柱脚发生转动承担部分弯矩时,能够提高钢柱的塑性变形能力,防止钢柱底部发生局部屈曲和强度退化;同时整个结构具有更大的延性,地震作用下发生塑性变形和吸收能量的能力增强,使结构具有更大的耗能潜力来防止整个结构发生破坏.
21.新型混合双肢墙的震后可恢复能力评价
- JI Xiaodong;纪晓东;LIU Dan;刘丹;SUN Ya;孙亚;Carlos Molina HUTT;Carlos Molina Hutt
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：本文提出一种新型混合双肢墙,由可更换钢连梁和钢筋混凝土(RC)墙肢组成,采用非线性动力分析对比了其与传统RC双肢墙的抗震性能和震后可恢复能力.结果表明:混合双肢墙和RC双肢墙均实现了连梁先于墙肢屈服的预期屈服机制;小震作用下两类双肢墙地震反应基本相同;中震及以上水准地震作用下,混合双肢墙的最大层间位移角比RC双肢墙小16％～31％.参考美国FEMA P-58方法和易损性曲线,评价了双肢墙的震后损伤和可恢复能力.大震和超大震作用下,两类双肢墙的残余位移均很小,震后不需复位;两类双肢墙中RC墙肢发生轻度损伤,可采用环氧树脂修复裂缝、抹砂浆修复保护层;可更换钢连梁可通过更换消能梁段实现快速修复;但RC连梁发生中度至重度损伤,修复很困难.新型混合联肢墙的震后可恢复力显著优于RC双肢墙.
22.一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析
- WANG Yun-he;王云鹤;GUO Lan-hui;郭兰慧;ZHANG Su-mei;张素梅;WANG Hao-yi;王浩屹
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：完成了2个一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的拟静力试验,研究了此类构件在水平往复荷载作用下的力学性能,分析了轴压比对试件滞回性能的影响.同时,采用有限元软件ABAQUS分析了一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的力学性能.研究结果表明:多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙具有较高的承载力,良好的延性和优越的耗能能力,随轴压比的提高,试件的承载力略有降低,延性降低幅度较大,而耗能能力有较大幅度提升;ABAQUS有限元分析结果和试验结果吻合良好,可以较好的模拟多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的滞回性能,研究结果可为该类构件在实际工程中的应用提供参考.
23.预制混凝土框架结构节点设计对其连续倒塌性能的影响
- LU Yihui;陆依晖;YANG Jian;杨健;HU Yu;胡宇
- 《第四届建筑结构抗倒塌会议》 | 2016年
摘要：自1968年伦敦Ronan Point公寓第18楼煤气爆炸引起的连续坍塌以来,各国学者开始广泛关注这类结果与起因不成比例性的破坏,即结构连续倒塌.预制装配式混凝土结构由于构件采用“工厂预制、现场拼接”的施工方式,其节点的设计和性能与传统现浇混凝土结构存在一定差异.装配整体式混凝土结构节点采用现浇,但是由于节点处钢筋常较为拥挤,摆放位置常常受到约束,而且节点的设计和构造对结构连续倒塌起了关键性的作用,因而有必要对这类结构防连续性倒塌方面进行系统性的研究,分析其工作机理和性能表现.本文通过对预制混凝土叠合梁框架结构的梁柱节点进行数值模拟,对该类节点抗连续倒塌的受力机制的转化和表现进行了分析,并根据结果对节点设计提出优化建议.