【建筑防倒塌设计研究】建筑倒塌

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建筑防倒塌设计研究

建筑防倒塌设计研究摘要：在建筑物发生倒塌的过程之中会出现一些确定的数据，施工企业为防止建筑物的倒塌就会在施工前对这些数据进行对比和分析，为将来的施工作业提供一份参考，本篇文章就通过建筑结构的性能数据进行模拟的方法进行了试验和综合的分析，以离散单元法中所提出的结构倒塌模型为基本的理论基础。并做了对混凝土试块之间相互碰撞的力学试验，并对所扩展的数据分析总结，建立起了混凝土试块在不同的碰撞方式之下的计算方式。为了提高设计计算的精度及效率，所以就使用的多尺度的模拟分析，还对在不同的荷载效应下建筑结构的防倒塌设计方法进行了总结和分析。本片论文以离散单元法为基础和依据进行了综合的分析和探讨，对其中的问题进行了阐述，并且通过它们之间数值的对比做出了解决问题的措施和方案。

关键词：建筑结构；
倒塌过程；
防倒塌设计建筑物在建设和被投入到实际使用当中去的时候随时都在遭受着大自然所带来的荷载作用，比如，风荷载，雪荷载，地震荷载，人为作用力，等外力的影响。特别值得一提的是自然荷载中的地震荷载，这类地震灾害对建筑物结构的损害是最为严重的。当建筑物所受到这些外力荷载超过建筑物所能承受的程度的时候，建筑结构就会出现变形和裂缝，最后会导致建筑结构的局部倒塌甚至全部倒塌的状况。还有一些情况，比如那些使用年份到期的建筑，和所需要拆除爆破的建筑物不得不拆除的建筑，在对其进行拆迁和爆破工作之前要做好建筑物倒塌下来之后所在位置的预测工作，还要对确定下来的位置区域做好隔离安全防护工作，避免建筑拆除安全事故的发生。但是对上面的情况综合的来看，只计算建筑拆除后所倒塌的位置是不全面的，还要对建筑物倒塌进行进一步深入的研究，进而获得建筑结构倒塌更好的数据。本篇论文对现阶段建筑行业所主要使用的建筑施工方法进行了分析，并对防倒塌设计和倒塌过程模拟进行了分析和探讨。

1建筑结构进行倒塌数据模拟的方法建筑结构的倒塌特点和通常的弹性力学的行为比较是不同的，建筑结构的倒塌特点是非线性，和连续介质弱等特性。由于外部荷载的作用和作用形式的不同，所以要想在短时间内就预测出建筑物倒塌的数据是很困难的，更不要说能够计算出精确的建筑物倒塌的范围和结果了，在进行深入研究时发现，如果采用足尺和缩尺的试验方法这所耗费的人力物力财力时间往往是非常巨大的，所以这种试验方法很难在实践研究中得到实现。所以对建筑结构进行数值模型模拟就成为了建筑倒塌课题研究中最为大家普遍采用的研究方法。在当前我国的科学技术发展的程度来说，研究方法主要有离散单元法和有限单元法这两类，这两种方法形式上是不同的，但是研究的成果却是同样的。其中的离散单元法，这种方法的特点优势就是不是典型的非连续介质，简单的说就是在使用离散单元法进行建筑结构倒塌预测时，对建筑结构的连续位移和建筑结构的自身变形或者由于外部因素所造成的变形这些因素都不用去考虑，这种方法允许一定范围内的单元结构在网格范围内发生碰撞，这种优越的性能是在有限单元法中没有的，所以，这种单元法之中的计算方法就比较适合解决建筑结构的位移较大和非连续形变介质的现象和问题。这种方法把非连续性离散体和连续性离散体当做在网格中刚性的单元，并且可以确保每一个单元都可以确保符合牛顿的第二定律的要求，应用表示动态的计算方式对每一个刚性单元之中的运动方程进行科学合理的设置，最后获得离散单元运行的形态。这种方法之中主要包括了结构散居，解运动方程式和单元链接和运动体之间碰撞分析。对于有限单元法，这种方法的主要功能作用是对于建筑结构的弹塑性和弹性进行分析。采用这种方法进行计算时，可以应用显示中心差分法或隐式直接积分法。在建筑结构进入到倒塌阶段时，主体结构内部会有负刚度产生，进而导致了刚度矩阵发生了变化，当应用隐式积分法进行计算时发现这种计算方式很难对建筑结构倒塌的详细情况做出表述。显示算法和隐式算法相比，显示中心差分法就能够把负刚度的问题规避掉，所以显示中心差分法更适合对建筑结构的倒塌这类非线性关系的弹性问题进行计算。但在有限单元法之中的计算形式不能够对网格中每个刚性单元发生形变之后的数值进行精确的计算，另外还要考虑外在的一些因素影响，在网格之中的实际单元格和建筑结构模型的繁杂程度大量的增加，导致计算量的大量增加。

2局部爆炸作用之下对混凝土框架结构的倒塌过程进行分析 2.1结构构件破换原则。建筑结构的主体结构发生整体倒塌的情况，导致的原因是在总体结构之中的处于核心结构的构部件受到了外部荷载的损坏和后续的一些连锁效应。所以要为建筑主体结构设立一个局部损坏的原则就显得十分必要。在建筑的内部产生爆炸时，就在在爆炸的一瞬间产生非常巨大的破坏力和冲击力。在对混凝土框架结构的分析和研究中发现，实验之中的建筑结构倒塌的详细数值和实际建筑结构倒塌的数值相比较之后还是有一些差异的，但是对结果的影响不大。2.2建筑结构整体发生倒塌的过程。建筑物想要发生整体的倒塌，那么就是在建筑结构的主体中的核心构部件的承载功能已经失去了它自身的功能，这时就会在平衡力和重力作用之下发生建筑物的整体倒塌。我们以离散单元法为理论基础，就能够对建筑结构平面情况进行深入分析，进而制定出针对性的解决方案。在通过钢筋混凝土框架结构的建筑结构倒塌情况做深入分析时，可以把结构之中的柱和墙离散分成若干的个体单元，同时把法向受弯和切向这三种弹性单元的数值做为对比值，进而就可以检验出每一个单元的受力程度和受力点。

平面分析建筑结构的框架是比较简单的，可以通过建立模拟计算来获得结构倒塌的详细数值，但是这种方法的缺点是不能表示出建筑结构倒塌的过程之中的运动状态和模式以及其受影响的范围。在对建筑倒塌进行深入研究的过程中做了大量的实验发现，在建筑物发生倒塌是其中导致倒塌的主要原因就是建筑物楼板的影响作用。在以后的研究中作为建筑技术人员就要研发出更好更科学更先进的模拟形式和分析方法，来获得模拟建筑结构楼板在整个倒塌过程之中的运动方式。

3结构防倒塌设计