钢框架结构连续性倒塌的多尺度分析与性能评估方法研究

Building collapse is a complex dynamic process based on the multi-scale response. Now, the Codes only provide general guidance based on redundancy, integrity, continuity, ductility and alternate paths at home and abroad. Based on the multi-scale analysis method, the project studies the progressive collapse response of the steel frame structure system in one or more key columns are damaged under extreme load cases, develops the corresponding design criterion, in order to ensure that local damage will not affect the security and stability of the whole structure, provides the analysis and design basis for the structural progressive collapse. .The main contents include: .1. Establish the multi-scale model of sub-assemblage structure micro-scale, study the forming mechanism and stability of the catenary effects..2. Establish the structure scale model of four types of steel frame using the information pass of multi-scale method, correct the structure scale model considering the micro scale behavior, and study the ability of progressive collapse resistance..3. Adopt the degradation relationship between strength, stiffness and temperature or time instead of traditional "Removing Column" dynamic effects, and realize continuous analysis of the progressive collapse..4. Based on displacement performance design method, study the progressive collapse model of the damaged steel frame structure and residual bearing capacity, develop further the performance evaluation method of progressive collapse.

建筑倒塌是基于多尺度响应的一种复杂非线性动态过程。目前国内外规范仅基于冗余度、完整性、连续性、延展性和备用路径对结构抗连续性倒塌提供一般性指导。本课题基于多尺度分析方法，研究钢框架结构体系在一个或多个关键构件受损的极端负载情况下，连续性倒塌的响应；开发相应的设计准则，以确保局部损坏受到遏止，不会影响整个结构安全与稳定性，为结构抗连续性倒塌提供分析与设计依据。研究内容有：建立钢框架子组合结构微观尺度的多尺度模型，研究悬链线效应的形成机理及形成后的稳定性。基于梁柱与非线性弹簧单元，构建四类钢框架的结构尺度模型，采用信息传递的多尺度方法予以校准以考虑微观尺度行为，研究其抗连续性倒塌能力。采用强度、刚度与温度或时间的退化关系代替传统“去柱”动力效应，实现连续性倒塌分析过程的连续性。基于位移性能的设计方法，研究受损钢框架结构体系的倒塌模式和剩余承载能力，进一步发展钢框架结构连续性倒塌的性能评估方法。

由于全球恐怖活动日益增加，建筑连续倒塌问题已成为重要课题。然而，由于缺乏与连续性倒塌相关的实验和分析资料，一方面实验涉及到整个系统的加载速度和比例增加了实验的难度，另一方面倒塌过程涉及多种尺度的建模组件和系统的复杂反应，制定全面抗连续性倒塌有关规范的工作遇到了阻碍。目前，国内外建筑结构规范是基于冗余度、完整性、连续性、延展性和备用路径对结构抗连续性倒塌提供一般性指导，但除了规范外，社会对这种现象本身的了解有限。因此，开展建筑钢结构连续性倒塌的多尺度分析与性能评估方法的研究将具有重要的应用价值和实际意义。. 建筑倒塌是基于多尺度响应的一种复杂非线性动态过程。目前国内外规范仅基于冗余度、完整性、连续性、延展性和备用路径对结构抗连续性倒塌提供一般性指导。本课题基于多尺度分析方法，研究钢框架结构体系在一个或多个关键构件受损的极端负载情况下，连续性倒塌的响应；开发相应的设计准则，以确保局部损坏受到遏止，不会影响整个结构安全与稳定性，为结构抗连续性倒塌提供分析与设计依据。研究内容有：建立钢框架子组合结构微观尺度的多尺度模型，研究悬链线效应的形成机理及形成后的稳定性。基于梁柱与非线性弹簧单元，构建四类钢框架的结构尺度模型，采用信息传递的多尺度方法予以校准以考虑微观尺度行为，研究其抗连续性倒塌能力。采用强度、刚度与温度或时间的退化关系代替传统“去柱”动力效应，实现连续性倒塌分析过程的连续性。基于位移性能的设计方法，研究受损钢框架结构体系的倒塌模式和剩余承载能力，进一步发展钢框架结构连续性倒塌的性能评估方法。. 本项目已经发表8篇。其中SCI二区检索文章2篇，SCI三区检索文章1篇，SCI四区检索文章3篇，CSCD中文核心文章2篇。