高冗余度鋼結(jié)構(gòu)倒塌控制設(shè)計(jì)指南

第Ⅰ篇 設(shè)計(jì)

1 緒論

1.1 高層鋼結(jié)構(gòu)房屋冗余度研究委員會

1.2 世貿(mào)中心

1.2.1 工程概況

1.2.2 “911”事件

1.2.3 世貿(mào)中心倒塌原因

1.2.4 美國調(diào)查報(bào)告的結(jié)論

1.2.5 紐約建筑署提出的對策

1.3 冗余度

1.4 結(jié)構(gòu)承載能力和塑性變形能力的關(guān)系

1.5 建筑結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度

1.6 高冗余度鋼結(jié)構(gòu)倒塌控制設(shè)計(jì)指南

1.6.1 概述

1.6.2 指南信息的全球共享

1.6.3 本《指南》的特點(diǎn)及其組成

2 一般規(guī)定

2.1 總體設(shè)計(jì)思想

2.2 結(jié)構(gòu)倒塌控制設(shè)計(jì)指南：術(shù)語

3 結(jié)構(gòu)倒塌控制設(shè)計(jì)指南（推薦版）

3.1 設(shè)計(jì)方案

3.1.1 建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

3.1.2 抗火設(shè)計(jì)方案

3.1.3 抗火方案：設(shè)備和滅火系統(tǒng)

3.2 評估方法

3.2.1 目標(biāo)設(shè)定

3.2.2 評估流程

3.2.3 冗余度評估

4 防止豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的對策

4.1 高層鋼結(jié)構(gòu)柱失效后的性態(tài)分析

4.1.1 結(jié)構(gòu)冗余度作用的研究

4.1.2 偶然荷載作用下構(gòu)件失效后的高層鋼結(jié)構(gòu)的性態(tài)分析

4.1.3 大跨度梁的極限承載力試分析

4.1.4 鋼結(jié)構(gòu)的冗余度和特征

4.2 框架結(jié)構(gòu)體系和火災(zāi)區(qū)域?qū)θ哂喽鹊挠绊?

4.2.1 熱變形分析

4.2.2 火災(zāi)區(qū)域的影響

4.2.3 框架結(jié)構(gòu)體系的影響

4.3 構(gòu)件截面尺寸和鋼材種類對冗余度的影響

4.3.1 目標(biāo)

4.3.2 受荷構(gòu)件的抗火試驗(yàn)概述

4.3.3 受荷構(gòu)件的抗火試驗(yàn)：A組試件

4.3.4 受荷構(gòu)件的抗火試驗(yàn)：B組試件

4.3.5 提高結(jié)構(gòu)冗余度的措施

5 大型空間結(jié)構(gòu)冗余度的基本概念

5.1 采用敏感性分析評估和確?？諉柦Y(jié)構(gòu)冗余度的方法

5.2 創(chuàng)建具有高冗余度的空間結(jié)構(gòu)形式

5.3 確?？臻g結(jié)構(gòu)冗余度的若干措施總結(jié)

6 提高結(jié)構(gòu)冗余度的有效材料和方法

6.1 用于新建建筑的材料和方法

6.1.1 高性能鋼材

6.1.2 CFT結(jié)構(gòu)

6.1.3 防火保護(hù)措施

6.2 已有建筑的材料和方法

第Ⅱ篇 研究

7 敏感性分析和結(jié)構(gòu)冗余系數(shù)

7.1 豎向承載性能的敏感性分析

7.1.1 冗余度和關(guān)鍵構(gòu)件

7.1.2 敏感性分析

7.1.3 平面框架結(jié)構(gòu)的敏感性分析

7.1.4 空間框架結(jié)構(gòu)的敏感性分析

7.1.5 結(jié)論

7.2 大型空間結(jié)構(gòu)冗余度的基礎(chǔ)研究

7.2.1 引言

7.2.2 Pandey的敏感性分析方法

7.2.3敏感性分析方法

7.2.4數(shù)值分析示例

7.2.5結(jié)論

8 鋼框架結(jié)構(gòu)在構(gòu)件失效情況下的性能分析

8.1 Bazant和Zhou倒塌機(jī)制的簡單分析法

8.2 豎向承載能力的冗余度及其防止連續(xù)性倒塌的可能性

8.2.1 墜落構(gòu)件的沖擊導(dǎo)致單一樓層倒塌的條件

……

9 火災(zāi)下鋼框架性能的研究

附錄

參考文獻(xiàn)

研究結(jié)構(gòu)倒塌的直接起因固然非常重要，結(jié)構(gòu)防倒塌設(shè)計(jì)的重心應(yīng)該置于更一般的倒塌原因的分析和對策上。然而，結(jié)構(gòu)倒塌過程的機(jī)理是什么？如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)的倒塌分析？什么樣的結(jié)構(gòu)可以有效防止或阻斷倒塌破壞由局部擴(kuò)大到整體？人們對這些問題還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識。另一方面，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范以概率論理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，還難以應(yīng)用于防止結(jié)構(gòu)連續(xù)性破壞這一設(shè)計(jì)任務(wù)。結(jié)構(gòu)工程的研究者和設(shè)計(jì)者迫切需要在這一課題上取得進(jìn)展。

在這樣一種背景下，《高冗余度鋼結(jié)構(gòu)倒塌控制設(shè)計(jì)指南》一書及時(shí)為我們提供了許多重要的資料。本書由“設(shè)計(jì)”和“研究”兩部分組成，在英文版和日文版中是分為兩冊印刷的，中文版則將其集為一冊。整本書涉及對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)和大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)兩種體系的分析，但主要篇幅都在對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的研究。“設(shè)計(jì)”部分對結(jié)構(gòu)防止倒塌的設(shè)計(jì)提出了具體建議，“研究，部分則對倒塌機(jī)理、分析方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。本書對冗余度在結(jié)構(gòu)防倒塌設(shè)計(jì)中的重要性、連續(xù)性倒塌發(fā)生與否的關(guān)鍵在于局部破壞之后內(nèi)力重分布能否有效實(shí)現(xiàn)、連續(xù)性倒塌分析的力學(xué)模型和計(jì)算方法、火災(zāi)高溫下鋼框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析以及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和防止倒塌設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性等，都有非常精到的論述。筆者以為，本書所介紹的理論和方法，不僅有助于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對其他結(jié)構(gòu)體系的研究、分析和設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)值。順便一提的是，本書的日文版獲得了日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會2006年度的特別研究獎(jiǎng)。

量測冗余度：量測量個(gè)數(shù)m與待估計(jì)的狀態(tài)量個(gè)數(shù)n之間的比值m/n。

系統(tǒng)冗余度越高，對狀態(tài)估計(jì)采用一定的估計(jì)方法排除不良數(shù)據(jù)和消除誤差影響就越好。冗余測量的存在是狀態(tài)估計(jì)可以提高數(shù)據(jù)精度的基礎(chǔ)。量測冗余度的高低是決定狀態(tài)估計(jì)結(jié)果好壞的重要條件。

9.11事件的發(fā)生使結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌研究成為了各國專家學(xué)者的一個(gè)研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在該方面的研究比較匱乏，相關(guān)規(guī)范中也缺少此類的可操作性規(guī)定。為了避免結(jié)構(gòu)在局部失效的情況下發(fā)生連續(xù)性倒塌，為結(jié)構(gòu)荷載的傳遞提供多條傳力路徑（即使結(jié)構(gòu)具有高冗余度）顯然是比較有效的方法。此外，結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性又是互為矛盾的，如何在提高結(jié)構(gòu)冗余度的同時(shí)又把結(jié)構(gòu)總造價(jià)控制在一個(gè)可以接受的合理范圍內(nèi)是目前推廣應(yīng)用結(jié)構(gòu)體系抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)技術(shù)和制定相應(yīng)規(guī)范的一個(gè)最主要障礙。.本課題將以高層建筑中常用的鋼框架體系為研究對象，在我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，探討鋼框架體系的高冗余度對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的影響；并在此基礎(chǔ)上引入優(yōu)化思想，探討高冗余度鋼框架體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本課題的研究不但有助于制定適合我國國情的鋼框架體系抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法和規(guī)范，而且對其他結(jié)構(gòu)體系在該方面的研究也將具有極大的參考價(jià)值。 2100433B

參數(shù)錯(cuò)誤會對狀態(tài)估計(jì)以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的計(jì)算、分析和控制產(chǎn)生長期的不利影響。但是相對狀態(tài)估計(jì)而言，有關(guān)電網(wǎng)支路參數(shù)估計(jì)的研究相對較少。己有的電網(wǎng)支路參數(shù)估計(jì)方法包括殘差靈敏度分析法、增廣狀態(tài)估計(jì)法、啟發(fā)式算法、基于相量測量單元量測的方法等。這些方法各具特點(diǎn)，但由于參數(shù)估計(jì)對量測噪聲較為敏感，在較小的量測冗余度下，往往難以得到理想的估計(jì)結(jié)果。因此，繼續(xù)深人研究電網(wǎng)支路參數(shù)估計(jì)問題具有重要意義。

朱建全等 綜合考慮了電力系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)對量測冗余度要求相對較高，以及系統(tǒng)量測設(shè)備有限、參數(shù)維護(hù)工作難度大等實(shí)際情況，著眼于研究一種基于主導(dǎo)性評估的電網(wǎng)支路參數(shù)估計(jì)方法，以有效解決在一定的量測條件下應(yīng)該對哪些參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的問題，并能在此基礎(chǔ)上形成對主導(dǎo)性不同的參數(shù)進(jìn)行交替估計(jì)的新方法，以提高估計(jì)算法的精度和數(shù)值穩(wěn)定性。