第七讲抗连续倒塌设计方法探讨.pptx

专题二：结构抗连续倒塌设计理论——连续倒塌设计方法概述 西南交通大学土木工程学院建筑工程系 刘艳辉 副教授 2016.4.11 教 学 计 划 绪论部分 第一周 绪论 专题一：基于性能的抗震设计理论 第二周 基于性能的抗震设计理论研究背景介绍 第三周 抗震设防水准与性能水准 第四周 Push-over分析方法 第五周 延性需求谱方法 第六周 机动时间1 专题二：连续倒塌设计理论 第七周 连续倒塌设计理论研究背景 第八周 连续倒塌设计方法概述 第九周 设计方法1——构造措施方法 第十周 设计方法2——拆除构件法 第十一周 机动时间2 专题三：钢-混凝土组合结构 第十二周 钢-组合结构研究进展 第十三周 混凝土本构模型介绍 第十四周 试验研究 第十五周 试验影响因素分析 第十六周 机动时间3 总结部分 第十七周 提交论文 专题2：连续倒塌设计理论 研究进展 混凝土本构模型 组合梁试验研究 试验影响因素分析及结论 专题3：钢-混凝土组合结构 理论背景 抗震设防水准 性能水准 设计方法 专题1：基于性能的抗震设计理论 绪论 什么是现代建筑？ 现代建筑面临的问题 本课程的主要内容 教学计划和考评 关注重点：研究进展、Push-over分析方法、延性需求谱、地震波选波问题。 关注重点：研究进展，本构关系，试验方法研究的主要步骤及细节问题 理论背景 连续倒塌设计方法概述 设计方法一 设计方法二 关注重点：研究进展、倒塌判别标准研究、拆除构件法 今天讲课内容 Content in todays lecture 连续倒塌的类型 抵抗连续倒塌的思路 抗连续倒塌的设计方法概述 两个研究案例 1 连续倒塌的类型 ① 薄饼型该类型的主要特征是局部竖向承重构件发生初始破坏，上部结构失去有效支承而坍塌坠落，重力势能转化为动能，给下部结构造成一定的冲击，导致下部竖向承重构件继续破坏，整个连续性倒塌沿着结构的竖向进行。 坍塌——建筑结构局部或整体从原有位置向下塌落的过程 ② 拉链型 主要特征是初始局部破坏发生后，剩余结构在内力重分布和构件突然失效所产生的动力冲击作用下不断产生新的失效构件，形成新的内力重分布，直至结构的整体倒塌或剩余结构达到某一平衡状态。 由于整个倒塌过程在内力重分布的作用下，如同拉拉链一般环环相扣，故以此命名。 倾倒——建筑结构从某一高度或整体向一侧倒伏的破坏形式 ③ 多米诺骨牌型 顾名思义，该类型多发生在含有离散单元的结构体系中，其连续性倒塌过程如同推倒多米诺骨牌一样，例如输电线路上输电塔的连续性倒塌。 ④ 失稳型 该类型的主要特征是作为支承的受压构件因突然事件而失稳并丧失承载能力，剩余构件由于内力重分布或是其它原因相继失效破坏，该类型主要突出受压构件的失稳破坏对整体结构抗倒塌性能的影响。 ⑤ 混合型 即在连续性倒塌过程中构件的力学性能表现不能完全归结为上述4 类中的任何一种。 结构连续性倒塌的本质可归结为: 意外事件作用下，结构原有支承模式或边界条件发生变化，部分构件因丧失承载能力而退出工作，并在结构中产生一定的动力效应; 剩余结构在静力及动力的双重作用下进行内力重分布，寻找新的平衡状态，这一过程中不断有新的构件因强度、稳定或变形的原因而失效; 最后剩余结构达到了新的平衡状态或是结构发生了整体倒塌。 2 抵抗结构连续倒塌的思路 2 抵抗结构连续倒塌的思路 ① 局部结构的加强 根据研究对象的不同，可将局部结构加强的措施分为三种： 局部构件的强度及延性的加强； 结构局部关键节点的强度及延性的加强； 结构冗余度的加强。 国内高铁客站正线侧结构柱受脱轨列车的撞击影响力最大 速度快 CRH2撞击简化模型 数值分析 基 本 工 况 破坏形态： 基本工况下结构柱破坏形式 撞击耗能：A-B段 数值分析 结构柱： 弯剪破坏 高铁列车: 局部压缩 结构柱、列车耗能能力总和 模型概况 模型尺寸 撞击 区域 配箍情况 防护墩模型 架立钢筋 美国总务管理局( GSA) 针对新型钢节点所做的爆炸作用下节点的性能研究试验。该试验以如图中所示新一代钢节点作为研究重点，分析了其在爆炸作用下的性能表现。该新型钢节点以传统钢节点为基础，在四周添加了一系列盖板，加强了节点连接处的整体性 ② 区域隔断 有些学者认为，过强的构件及节点延性会对结构的抗连续性倒塌能力产生不利的影响。因而需在结构中设置部分脆性构件，以阻止在内力重分布或其它因素的影响下杆件之间的连锁破坏在结构内部广泛开展。 法国巴黎戴高乐国际机场倒塌事故现场