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混凝土(Concrete)渐进式坍塌(Progressive collapse)代表性研究

1月前浏览1536

文一:

 

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.02.006

复合材料框架系统抗震和抗渐进倒塌性能的改进

摘要:

钢-混凝土组合框架是应用广泛的结构体系之一。地震和局部损伤引起的渐进式倒塌是影响钢-混凝土组合框架安全的主要隐患。因此,在综合考虑抗震和渐进倒塌设计要求的基础上,提出了一种抗震和渐进式抗倒塌复合框架(SPCRCF)结构体系。利用四个试件的试验结果,将所提出的SPCRCF与传统的钢-混凝土组合框架的抗震性能和渐进倒塌性能进行了比较。通用有限元软件MSC。Marc被用来模拟标本。试验和仿真结果表明,与传统设计的钢-混凝土组合框架相比,所提出的SPCRCF具有更好的抗震回弹性(低损伤、自定心、易于修复)和更大的渐进抗倒塌能力。

 

图:拟定的抗震和渐进式抗倒塌复合框架(SPCRCF)。

 

图:试样B-C和M-P100-C的试验装置(渐进式坍塌)。

 

图:预应力后沿梁中心轴线的压缩应变分布。

 

图:试样B的损伤进展。

 

图:试样M-P100-S的损伤进展。

 

图:角钢和剪力板的应变以及预应力钢绞线的内力。

 

图:地震循环试样的有限元模型(由于对称性,采用1/4模型)。

文二:

 

https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2018.04.011

一种新型多危险性预制混凝土框架结构的试验研究

摘要:

钢筋混凝土框架是世界上最常用的结构体系之一。地震作用和局部损伤引起的渐进式倒塌是增加多层钢筋混凝土框架倒塌风险的两个关键危险因素。结构抗震设计和渐进式倒塌设计之间存在显著差异。虽然抗震设计侧重于抵抗地震引起的横向力,但渐进式坍塌设计则致力于抵抗局部破坏引起的不平衡垂直荷载。现有研究表明,单独考虑结构的两种不同设计可能会导致不理想的整体结构性能和不必要的建筑材料浪费。在这项研究中,提出了一种新型的多危险性预制混凝土(MHRPC)框架系统,以满足结构抗震和渐进倒塌设计的要求。进行了循环和渐进倒塌试验,以验证这一新提出的结构系统的性能。基于实验结果和OpenSees数值模拟,分析了MHRPC框架系统在循环荷载和中柱拆除情况下的作用机理。结果表明,该系统具有旋转大、损伤小、自定心、维修方便等特点。该系统还被证明能够满足钢筋混凝土框架的多重危险设计要求,既能抵抗地震作用,又能抵抗渐进式倒塌。

 

图:MHRPC框架示意图

 

图:RC6在一层立柱拆除情况下的倒塌模式(重力荷载:1.0 g)

 

图:RC地震循环试验试样的详细信息(单位:mm)。注:所有试样均采用普通圆棒。

 

图:实验设置。

 

图:试样S-RC6和S-RD1的裂纹分布。

 

图:试样P-RC6的最终失效模式。

文三:

 

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.11.043

钢筋混凝土平板下部结构在角柱拆除情况下的渐进倒塌特性试验研究

摘要:

钢筋混凝土(RC)平板结构因其经济和建筑优势而广泛应用于停车场、住宅和办公楼。然而,这种结构系统本身就容易发生冲切破坏,这种破坏可能在水平和垂直方向上传播,最终导致整个结构或大部分结构的渐进式倒塌。用不同的角钢筋配置对试样进行了两次试验:(i)首先,拆除一根带扭转带的角柱,并将与拆除的柱相邻的隔间上的均匀分布荷载(UDL)增加到失效(试验T1);(ii)其次,由于损伤集中在(i)中拆除的角柱附近,因此拆除了与第一根拆除的无扭转带角柱斜对面的角柱。与第二个移除的立柱相邻的隔间上的UDL也增加到失效(测试T2)。见证、介绍和分析了两次试验之间不同的失效和失效后行为、失效模式和抗倒塌机制。结果表明,在整个两次试验中,80%至110%的施加荷载被转移到与拆除的角柱相邻的两个边缘柱上。T1的极限承载能力是T2的1.7倍。

 

图:样本细节:(a)从原型结构的底层提取下部结构;(b) 提取试样(单位:mm)。

 

图:加载物:(a)将加载树定位在板上;(b) 加载点布局(单位:mm)。

 

图:应变和位移测量点。

 

图:板坯顶部和底部表面的裂纹模式:(a)IC处的顶部表面裂纹;(b) FPL处的顶面裂纹;(c) 最后阶段的顶部表面裂纹;(d) 底部表面在最后阶段出现裂纹。(注:T1和T2裂纹分别用红色虚线和黑色实线表示。)

 

图:T2的故障模式:(a)俯视图;(b) 底部视图。

 

图:T1的柱荷载分布:(a)单个柱分布;(b) 百分比分布。

 

图:板顶面上的混凝土应变:(a)T1;(b) T2

文四:

 

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.06.082

21世纪建筑结构渐进倒塌与加固的研究与实践

摘要:

极端事件(即恐怖袭击、车辆撞击、爆炸等)通常会对建筑结构造成局部损坏,当一个或多个垂直承重构件发生故障时,会造成严重威胁,导致整个结构或大部分结构逐渐倒塌。自21世纪初以来,人们对与极端事件相关的风险越来越感兴趣,尤其是在1995年俄克拉荷马州阿尔弗雷德·P·默拉联邦大厦和2001年纽约世界贸易中心遭到袭击之后。现在的重点是实现有弹性的建筑,这些建筑在此类事件发生后可以继续运营,特别是当它们成为关键基础设施的一部分、被大量人员占用或向公众开放时。本文提出了一篇雄心勃勃的综述,描述了自21世纪初以来,在建筑物的渐进倒塌和坚固性领域取得的所有主要进展。涉及广泛多样的方面,包括:(1)概念定义集 合,(2)文献计量细节,(3)规范和设计建议的现状和演变,(4)稳健性量化,(5)评估渐进坍塌的风险,(6)实验测试,(7)数值建模,以及(8)研究需求。考虑到这些方面的全面性,本文对打算进入建筑结构渐进倒塌领域的专业人员和研究人员以及其他需要对这一主题有广泛和最新看法的专家都有很大的用处。

 

图:备选荷载路径:(a)空腹作用;(b) 悬链线作用;以及(c)非结构性因素的贡献。

 

图:Scopus索引期刊上每年发表的论文数量的演变与结构的逐渐坍塌有关(1968–2017)。

 

图:Yu和Tan使用的试验装置。图片由Jun Yu(南洋理工大学)提供。

 

图:Kai和Li用于研究角柱移除的试验装置。图片由Bing Li(南洋理工大学)提供。

 

图:粘性单元法在建筑物渐进倒塌模拟中的应用

 

图:在模拟的结构坍塌中,用离散元法获得的数值结果和实验结果的比较。从测试开始的时间显示在每个测试阶段的下方。

文五:

 

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.04.097

钢筋混凝土结构压拱作用的新分析计算模型

摘要:

自1995年俄克拉荷马市Murrah联邦大厦爆炸以来,与钢筋混凝土(RC)结构渐进式倒塌相关的研究挑战引起了世界各地研究人员和工业界越来越多的关注。压拱作用(CAA)作为一种在柱拆除情况下提供结构抵抗渐进倒塌的有利机制,已通过实验和理论方法进行了广泛研究。然而,现有的CAA阻力预测模型要么过于复杂,要么需要额外的信息,如试样的峰值变形。以前的CAA计算模型的另一个主要弱点是忽略了板效应,这可能会显著增加结构阻力。在本研究中,基于文献中报道的50次渐进倒塌试验和217次新设计的梁板下部结构的有限元分析,建立了有板和无板RC框架梁的明确且易于使用的CAA计算模型。所提出的模型与实验和数值结果进行了验证,平均绝对误差小于10%。研究结果可为钢筋混凝土框架结构抗渐进倒塌的实际设计提供定量参考。

 

图:集中荷载作用下RC梁小变形阶段的CAA(注:1、2、3、4表示各种梁截面)。

 

图:Park&Gamble的模型(注:1、2、3、4表示各种梁截面)。

 

图:有限元模型的验证。

 

图:钢筋应力水平的近似值。

 

图:对所提出的模型梁板试样进行验证。

来源:STEM与计算机方法
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首次发布时间:2024-03-03
最近编辑:1月前
江野
博士 等春风得意,等时间嘉许。
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