框架結構抗連續(xù)倒課件

框架結構抗連續(xù)倒塌性能分析1、連續(xù)倒塌分析方法2、拆除構件的關鍵問題3、分析方法—靜力線性、靜力非線性、動力線性、動力非線性。前言：一般來說，如果結構的最終破壞狀態(tài)與初始破壞不成比例，即可稱之為連續(xù)倒塌。進行連續(xù)性倒塌分析的目的是確定結構抵抗偶然作用的能力，檢驗當某一個關鍵部位移除后荷載的重分布能力。結構連續(xù)倒塌分析可分為兩類:連續(xù)倒塌評估和連續(xù)倒塌仿真。前者是指采用合適的分析方法及倒塌評價準則對己有建筑或擬建建筑進行連續(xù)倒塌分析，主要應用于結構抗連續(xù)倒塌設計;后者是對結構倒塌的全過程進行模擬。1、連續(xù)倒塌分析方法目前抗連續(xù)倒塌分析的方法主要有：拆除構件法、特殊荷載抵抗法、構造設計法以及連續(xù)倒塌仿真。特殊荷載抵抗法對結構進行抗連續(xù)倒塌分析，是把偶然作用對結構的影響量化成荷載載值大小，從而確定出分析中采用的荷載效應組合以及荷載量值。構造措施法是通過構造措施來加強結構的連續(xù)性和延性，維持結構的穩(wěn)定性。當框架中的某根柱因偶然作用失效時，設置于樓板中的拉索發(fā)揮懸鏈作用，把原來由失效柱承擔的荷載向鄰近的柱子傳遞，從而增強結構重新分布荷載的能力。連續(xù)倒塌仿真綜合運用固體力學理論和非線性有限元數值分析技術，對結構連續(xù)倒塌過程進行模擬仿真，了解連續(xù)倒塌破壞的全過程，為結構抗連續(xù)倒塌設計提供依據。在通用有限元法基礎上進行二次開發(fā)以及直接采用顯式動力有限元分析軟件如LS-DYNA就可以用于連續(xù)倒塌仿真。拆除構件法通過有選擇性的移除一根或幾根主要的豎向受力構件模擬偶然作用對建筑物的直接主要破壞，然后分析剩余結構在自重和外部荷載作用下的內力重分布，檢查結構構件或連接超出設計承載力后的破壞和整體結構的倒塌敏感性，以此來評價結構抵御連續(xù)倒塌的能力。其中，構件的“拆除”是指讓相應的構件退出計算，但不影響相連構件之間的連接。也就是結構的節(jié)點不會受到影響。拆除構件法是從結構連續(xù)倒塌的含義出發(fā)研究關鍵構件破壞后結構響應狀態(tài)的成熟方法，其分析技術注重結構自身的抗力分析層面，分析對象為己破損結構，不計入偶然作用對結構中其它構件的沖擊波作用和其它直接效應。2、拆除構件的關鍵問題拆除構建的選擇：根據美國規(guī)范的規(guī)定對于抗彎框架體系，為了完成連續(xù)倒塌分析應考慮拆除的構件包括:

(1)外部周邊①首層短邊中部失去一根外柱;②首層長邊中部失去一根外柱;③首層失去一根角柱。(2)內部地下車庫或空曠的首層內柱。這些部位的選取還是需要根據工程經驗來確定。破壞限度美國規(guī)范提出了主要承重構件失效帶來的倒塌領域準則，允許破壞可能發(fā)生在失效構件的上一層或下一層，具體允許破壞程度如下:①純框架體系的破壞范圍不應大于一根柱以外任何方向一跨。②其他框架體系的破壞范圍不應超過70m2或樓層面積的15%。如破壞范圍超過以上限值則應重新設計，從頭開始連續(xù)倒塌分析。材料構建性能：構件在偶然作用下的失效是個短期行為，在瞬間脈沖作用下，鋼筋和混凝土的平均應變速率比標準材性試驗的應變速度高出幾千倍，這將影響材料的強度和變形等力學性能，這種影響稱之為應變率效應。國外研究表明，這種效應會顯著提高鋼筋混凝土材料的強度和延性。為考慮應變率效應的有利作用，導則中允許考慮連續(xù)倒塌分析時某些材料強度可以提高?；炷梁弯摻羁梢员仍O計強度提高10%。3、分析方法當結構發(fā)生初始破后，其幾何構成發(fā)生突變而振動，從而產生慣性力，并通常伴有大變形，因此結構連續(xù)倒塌實質上是個非線性動力過程。而根據是否考慮非線性和動力效應，拆除構件法可采用線性靜力分析、非線性靜力分析、線性動力分析以及非線性動力分析四種分析方法。下面，將分別介紹這四種常用的分析方法。線性靜力分析線性靜力分析是最簡單最基本的一種分析方法，此方法中結構構件的移除是個靜力過程，加載方式為一次性加載。為考慮構件的非線性，在分析中當某一構件極限受彎承載力超過時，放松構件的轉動自由度，置入一個固定彎矩等于構件屈服的極限受彎承載力，相當于人工加入塑性鉸，重新分析修改后的結構。當某一構件超過受剪承載力時，該構件即為失效構件，在進行繼續(xù)分析之前，失效構件必須先從模型中去掉。當某一失效構件去掉后，與該構件有關線性動力分析線性動力分析雖然考慮了構件失效過程中的動力效應，但沒考慮材料的非線性，在結構進入塑性大變形時，不能準確地計算動力放大效應、慣性力和阻尼力，因此不能評價結構塑性大變形時的行為。而對于彈性結構，由線性動力分析所得的結果又將偏于保守，且在分析過程中需要進行多次時程分析，過程比較復雜，耗時。因此，一般并不建議采用這種分析方法。非線性靜力分析非線性靜力分析廣泛的用于結構水平荷載的分析，也稱為“推覆分析(pushover分析)”。其基本原理是將某種水平荷載模式作用于結構的計算模型上，逐步增加荷載直至達到目標荷載(或目標位移)，在分析過程中，允許構件進入非線性階段。這種方法通過最大位移角和屈服位移的計算可用于分析結構在水平荷載作用下的延性情況。一般而言，結構的延性越好，在水平作用下的性能也愈好。連續(xù)倒塌非線性靜力分析可采用逐步增加豎向荷載直至達到目標荷載(位移)或結構倒塌，相當于“豎向pushover”分析。這種分析方法考慮了非線性效應，在確定結構的彈性極限和失效極限方面非常有效，可以補充非線性動力分析過程。結構在不同偶然荷載作用下，構件失效時間是不同的，一般來說結構在爆炸·汽車撞擊作用下構件是瞬間破壞的，而在火災等作用的失效時間較長。研究表明上圖所示的動力