RC框架结构抗连续倒塌分析

第43卷第4期 山西建筑Vol.43No.42 0 1 7 年 2 月SHANXI ARCHITECTURE Feb.2017 • 37 ••结构•抗震•文章编号：1009-6825 (2017) 04-0037-03基于A N S Y S分析既有R C框架结构抗连续性倒塌的能力+部文杰赵子玉崔文搞(河北建筑工程学院，河北张家口 075000)摘要:采用ANSYS软件,建立了 RC框架结构有限元模型，并利用线性静力法,研究了四种不同失效工况下RC框架结构的抗连 续性倒塌能力，依据分析结果,提出了 RC框架结构的加固措施。

关键词:框架结构，连续性倒塌，有限元分析，加固措施中图分类号:TU311.41〇引言世界范围内建筑物因关键构件失效而造成的连续性倒塌事 故时有发生，造成了严重的人员伤亡及经济财产损失。

同时，大 量现存的既有建筑物并没有经过抗连续性倒塌能力设计，加之年 久失修等各种因素，已经出现了不同程度的损伤，存在着发生连 续性倒塌的风险。

所以，工程界越来越重视对于建筑物抗连续性 倒塌能力的研究。

陆新征、李易等通过对钢筋混凝土框架结构抗 连续倒塌过程的数值模拟，分析出倒塌过程中存在梁机制、转换 机制及悬链线机制三种抗力机制[1];易伟建、何庆锋等提出了模 拟框架结构倒塌破坏的拟静力试验方法，并完成了 4跨3层钢筋 混凝土平面框架的倒塌试验[2];肖岩、杨娇等通过CFRP加固框 架结构的试验研究，得出粘贴CFRP可以有效地提高结构的抗连 续性倒塌能力[3]。

本文结合某工程案例，通过ANSYS软件对某 三维RC框架结构进行线性静力有限元分析，研究不同失效工况 下结构的抗力性能，提出既有RC框架结构抗连续性倒塌能力的 加固措施及方法。

1分析方法及流程线性静力拆除构件法没有直接考虑材料的非线性及结构倒 塌过程中的动力效应，而是通过考虑荷载的动力放大系数来间接 模拟动力作用，通过考虑内力折减系数来近似模拟材料的非线S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S S O-S 9-O-S S O-S 9-O-S 9-O-S量安排带状绿地，丰富步行环境，提升轨道站点影响区周边的绿 地率(见图3)。

中小学RC框架结构教学楼抗连续倒塌分析的开题报告一、选题背景、目的和意义随着我国城市化进程的加快和教育事业的不断发展，各地中小学校园建设项目如雨后春笋般涌现，其中教学楼是中小学校园的重要组成部分。

然而，随着近年来地震、台风等自然灾害频繁发生以及建筑物质量安全事故的频繁发生，校园教学楼的防抗震安全问题受到越来越多的关注。

特别是在汶川大地震、雅安地震等强震发生后，建筑物抗震性能的研究迫在眉睫，尤其是对于中小学校园建筑来说，必须要保证其人身财产的安全。

因此，对中小学RC框架结构教学楼的抗连续倒塌性进行研究，对于指导中小学教学楼的抗震设计和改进具有重要意义。

本文选取中小学RC框架结构教学楼为研究对象，旨在通过对该建筑物结构类型和特点的分析和研究，掌握其在地震和台风等灾害下的受力情况和变形状态，从而确立其抗连续倒塌能力的指标和评价方法，为今后类似建筑物的设计、监理和评估提供技术支持。

二、选题内容、思路和方法2.1 选题内容本文选取中小学RC框架结构教学楼为研究对象，拟通过以下几个方面对其抗连续倒塌性能进行分析：（1）该建筑物的结构类型及特点分析，包括建筑概况、结构形式、力学模型、受力机理等方面，从而建立仿真模型并开展模拟计算；（2）地震和台风等灾害作用下，该建筑物的受力情况和结构变形状态的分析，包括地震和台风荷载特点、建筑物体系破坏模式、抗震和抗风的结构措施等方面；（3）建立中小学RC框架结构教学楼的抗连续倒塌能力评价指标体系，包括层间位移比限值的确定、结构变形的计算方法、层间变形的控制与调控等方面；（4）通过实地调查、模拟计算和对比分析，对该建筑物的抗连续倒塌性能进行评价和提升，具体包括对工艺流程、材料选型、结构构造、抗震措施等方面的分析和改进。

2.2 思路和方法本文将采用文献资料查阅、实地勘测和有限元数值模拟等研究方法，从建筑物结构力学和工程力学等角度出发，探讨中小学RC框架结构教学楼在地震和台风等灾害下的受力情况和变形状态，为其抗连续倒塌性能的分析和评价提供参考。

文章编号：1000-4750(2021)06-0072-09RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析陈泽帆1，林楷奇1，陆新征2，李 易3(1. 福州大学土木工程学院，福州 350116；2. 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室，北京 100084；3. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)摘 要：近年来，结构的抗连续倒塌问题在国内外引起了广泛关注。

RC 框架作为实际工程中最常见的结构形式被广泛研究。

然而，已有RC 框架梁柱子结构的连续倒塌性能相关研究多基于确定性分析且主要针对静力拆除构件工况。

该文基于OpenSees 分别建立了典型RC 框架梁柱子结构的静力和动力连续倒塌分析有限元模型，通过试验对比验证了模型的准确性。

在此基础上，考虑结构截面几何属性、材料特性等不确定性因素，基于拉丁超立方抽样生成不同模型并分析了结构不确定性对RC 框架梁柱子结构静力和动力抗连续倒塌性能的影响。

参数不确定性分析结果表明：悬链线机制对RC 框架梁柱子结构的抗连续倒塌性能十分重要；而以梁端转角达到0.20 rad 作为RC 框架梁柱子结构动力失效指标在一定程度上偏于保守。

参数敏感性分析结果表明：纵筋屈服强度、极限强度为影响RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌能力的主要因素。

关键词：钢筋混凝土框架；连续倒塌；不确定性分析；拉丁超立方抽样；有限元分析中图分类号：TU352.1 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.07.0464UNCERTAINTY ANALYSIS ON PROGRESSIVE COLLAPSE RESISTANCEOF RC BEAM-COLUMN SUBSTRUCTURESCHEN Ze-fan 1, LIN Kai-qi 1, LU Xin-zheng 2, LI Yi3(1. College of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China;2. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Tsinghua University, Beijing 100084, China;3. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)Abstract: In recent years, the problem of progressive collapse of building structures has aroused widespread concern at home and abroad. As one of the most commonly used structure systems in engineering practice, the reinforced concrete (RC) frame structures have been widely involved in many existing progressive collapse studies. However, most of the studies were mainly based on deterministic and static analyses of column removal scenarios. In this study, the finite element (FE) model of a typical RC frame beam-column substructure is built based on OpenSees. Both static and dynamic progressive collapse analyses of the beam-column substructure are performed and validated against the experimental results. Furthermore, several structural models were generated for the uncertainty analyses by the Latin hypercube sampling method. The influences of various uncertainty factors are discussed, including the sectional geometries, material properties and so on. The results indicate that the catenary action plays a crucial role in RC frame beam-column substructures against progressive collapse.However, the use of 0.2 rad chord rotation as the failure index in the dynamic progressive collapse analyses is to a certain extent conservative. Moreover, according to the sensitivity analyses, the yield strength and ultimate strength of the longitudinal reinforcement are the major factors that affect the progressive collapse resistance of收稿日期：2020-07-19；修改日期：2020-09-26基金项目：国家自然科学基金项目(51908133)通讯作者：林楷奇(1990−)，男，福建福州人，副教授，博士，主要从事结构工程研究(E-mail: ****************).作者简介：陈泽帆(1997−)，男，福建龙岩人，硕士生，主要从事结构抗连续倒塌研究(E-mail: ****************);陆新征(1978−)，男，安徽芜湖人，教授，博士，主要从事结构非线性仿真研究(E-mail: *****************.cn );李　易(1981−)，男，湖北襄阳人，副研究员，博士，主要从事工程结构防灾减灾研究(E-mail: *************.cn ).第 38 卷第 6 期Vol.38 No.6工 程 力 学2021年6 月June2021ENGINEERING MECHANICS72RC frame beam-column substructures.Key words: reinforced concrete frame; progressive collapse; uncertainty analysis; Latin hypercube sampling;finite element analysis在美国土木工程协会的ASEC/SEI 7-10[1]中，结构的连续倒塌定义为：“由于初始的局部破坏在构件间扩散，最终导致结构整体倒塌或大面积的不成比例倒塌”。

RC框架结构连续倒塌动力响应影响因素分析于晓辉;吕大刚;陈志恒【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2017(49)6【摘要】在极端荷载作用下,结构局部会发生初始损伤.由于初始损伤会在不同结构构件间发生传递,可能会引发结构整体的连续倒塌,造成重大经济损失和人员伤亡.为评估结构的抗连续倒塌能力,通常采用拆除构件法对结构在某一构件发生失效后的整体承载能力进行分析.拆除构件法包括非线性静力Pushdown分析方法和非线性动力分析方法.本文对拆除构件法中非线性动力分析方法的主要影响因素进行研究.选择一个按中国规范设计的五层三跨钢筋混凝土框架结构作为研究对象,分析框架柱失效时长、重力荷载分布形式以及动力加载方式对结构在瞬间失柱条件下非线性动力反应的影响.研究结果表明:柱失效时长对结构非线性动力反应影响显著,当失效时长大约为结构自振周期的0.5倍时,结构非线性反应的动力效应几乎消失;采用不同重力荷载分布形式(满跨分布和受损跨分布)对结构的非线性动力反应影响并不明显;与先加载后移柱的动力加载方式相比,采用先移柱再加载的动力加载方式会放大结构的非线性动力反应,但放大效应有限.%Subjected to extreme load actions, local damages will be initiated.Since the initial local damages can be transferred between different elements, global progressive collapse may be occurred and leads to large economic loss and human casualty.To assess structural resistance of progress collapse, the alternate path method, which includes nonlinear static analysis technique and nonlinear dynamic analysis technique, is commonly used to analyze the global resistance ofthe damaged structure with one element removed.This paper aims to investigate the main influence factors on the nonlinear dynamic analysis technique used in the alternate path method.A reinforced concrete frame structure that was designed according to the current Chinese codes was selected as the study case.The effects due to different failure time of a frame column, different gravity load distributions, and different applying ways of dynamic loads on the structural dynamic responses caused by a sudden removal of column were examined.The results show that the variation of column failure time has a significant effect on structural nonlinear dynamic response.When the column failure time reaches 0.5 times of structural natural period, the corresponding dynamic effects on structural nonlinear responses almost disappear.Different gravity load distributions (i.e., full bay distribution and damage-bay distribution) do not affect structural nonlinear dynamic responses obviously.Applying dynamic load after column removal consequently amplifies the nonlinear dynamic response of the structure, while the scale of amplification is limited.【总页数】5页(P48-52)【作者】于晓辉;吕大刚;陈志恒【作者单位】哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨150090;哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨150090;广西华景城建筑设计有限公司,南宁530023【正文语种】中文【中图分类】TU391;TU392.5【相关文献】1.燃气爆炸作用下钢框架结构动力响应与连续倒塌分析 [J], 张秀华;吴燕燕;李玉顺2.基于APM的RC框架结构抗连续倒塌研究概述 [J], 刘欢欢3.半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析 [J], 曲激婷;李志彩4.RC框架子结构连续倒塌动力响应分析 [J], 易伟建; 黄义谋5.考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数 [J], 崔双双;孙浩;吕大刚;陈艳;韩旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

RC框架结构体系的抗倒塌性能及可靠性分析进入21世纪,全球高烈度地震频发,在我国,则经历了汶川、玉树地震两次大地震,造成惨重人员伤亡和财产损失。

地震发生时,建筑结构的倒塌是造成人员伤亡和财产损失的主要原因。

RC框架结构体系作为一种常见于多高层结构体系,常用于住宅、学校、商铺等人员密集的建筑中,历次大震震害表明,RC框架结构在大震作用下,面临抗倒塌能力不足的问题。

本文以RC框架结构为研究对象,对其在地震作用下的抗倒塌能力和抗地震倒塌可靠性展开了一系列的研究,重点研究了在ABAQUS/Explicit 中进行倒塌分析的相关分析技术、不同设防烈度的RC框架在不同烈度的地震动作用下倒塌模拟、RC框架在随机地震动作用下的抗倒塌可靠性等关键问题了,取得了以下主要研究成果:⑴研究了在ABAQUS/Explicit平台下进行RC框架结构动力倒塌灾变过程的模拟方法。

针对ABAQUS/Explicit模块中所集成的混凝土塑性损伤本构不能应用于三维纤维梁单元的缺点,利用ABAQUS/Explicit提供的VUMAT材料子程序接口,将一种兼顾计算效率和计算精度混凝土经验塑性损伤本构集成到ABAQUS/Explicit 模块中用于RC框架的动力倒塌模拟;⑵在ABAQUS/Explicit平台中利用所开发的VUMAT材料子程序,成功实现对不同设防烈度的6层RC框架在不同烈度下地震动的倒塌过程模拟,并对RC框架在特大地震作用下的倒塌失效模式和损伤演化规律进行分析。

研究表明6度、7度设防的RC框架具备抵御设防烈度或大于设防烈度0.5、1度的特大地震作用的能力;但是8度设防的RC框架在遭遇设防烈度特大地震时,则表现出抗地震倒塌能力不足;同时8度设防RC框架在设防烈度的特大地震作用下的倒塌失效模式与高烈度(9度)的特大地震作用下倒塌失效模式有所不同,具体表现为以竖向连续倒塌为主,而6度、7度设防RC框架在高烈度(9度)特大地震作用下的倒塌失效模式为以侧向增量倒塌为主。

RC框架抗连续性倒塌设计及抗震设计比较摘要：随着科技日益发展，各种新技术逐渐应用到建筑工程建设中。

建筑结构连续倒塌事件频繁发生，严重威胁到公共安全，已成为社会大众谈论的火热话题。

同时，随着地震灾害的频繁发生，对建筑结构也造成严重的威胁。

因此，本文以RC框架为基点，对其抗连续性倒塌设计、抗震设计对比予以探讨。

关键词：RC框架结构；抗连续性倒塌设计；抗震设计；结构优化中图分类号：TU311 文献标识码：A随着城市化进程日益加快，建筑行业已迎来崭新的面貌，建筑物如雨后春笋般不断涌现。

同时，随着社会经济日益发展，人们生活水平日益提高，对建筑工程建设已提出了新的更高要求。

但是由于设计和建造过程中的人为失误，部分企业为追求经济效益导致建筑物自身的质量存在隐患，再加上地震灾害频繁发生以及在设计考虑范围之外的荷载作用等，建筑物倒塌事件不断发生。

为了提高建筑的抗连续性坍塌、抗震能力，RC框架抗连续性倒塌设计和抗震设计逐渐受到越来越高的重视。

一、建筑结构抗倒塌概述通常情况下，所谓的连续性倒塌是指建筑结构最终破坏规模、最初破坏之间不存在一定的比例关系。

一旦建筑结构出现连续性倒塌问题，都会造成非常严重的生命财产威胁。

就多层、高层建筑结构而言，其水平方向、竖向方向都会出现连续性倒塌。

对于竖向连续性倒塌而言，如果采用分区隔离方法使该问题得到根本上的解决，依然会出现连续性倒塌事件。

对于这方面来说，在解决连续性倒塌事件的时候，需要不断优化设计，提高建筑结构的整体性。

目前，就其抗倒塌方面，我国只是进行了一些简单说明，没有制定出客观、合理的具体设计方案，不具有其可操作性。

而国外在建筑结构抗连续性倒塌方面，提出了很多具有建设性的方案，制定了可行的设计方案与设计流程，采取合理化的设计方法、极大地提高建筑结构的抗倒塌能力。

进而降低了建筑结构倒塌事件的发生率，有效防止给国家造成严重的经济损失。

二、地震与RC框架概述地震是经常发生的自然灾害，地球上每年有数百万次的地震发生。