某砌体结构房屋倒塌事故分析与倒塌全过程仿真模拟
周云1,2 陈嘉豪1 易伟建1,2 朱茂3
1. 湖南大学土木工程学院, 湖南长沙 410082
2. 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室, 湖南长沙 410082
3. 北京东方至远科技股份有限公司, 北京 100081
Collapse mechanism analysis and simulation of the entire collapse process of a masonry structure house
Zhou Yun1,2 Chen Jiahao1 Yi Weijian1,2 Zhu Mao3
1. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China
2. Key Laboratory for Damage Diagnosis of Engineering Structures of Hunan Province, Hunan University, Changsha 410082, China
3. Beijing Vastitude Technology Co., Ltd., Beijing 100081, China
摘要 文章以某砌体结构房屋多次结构变动后发生倒塌事故为背景,从结构静力计算、倒塌全过程仿真模拟以及PS-InSAR变形监测3个方面,全面分析某砌体房屋倒塌的受力机理与倒塌成因。首先,采用PKPM软件与人工手算方法验算砌体墙抗力与效应比、高厚比等静力学指标,初步分析引起房屋倒塌的最不利位置;采用SAP2000软件计算房屋改建、扩建前后3种工况下底层墙柱轴力值,分析房屋改动对结构受力的影响。其次,基于物理引擎的结构倒塌模拟方法模拟还原结构倒塌全过程,对比分析倒塌后的残骸分布,验证倒塌初始破坏位置及倒塌发展过程。最后,利用PS-InSAR变形监测技术还原房屋过去10年整体沉降变形趋势。研究结果表明:违建加层使总荷载比原结构增加45.54%,其中二层7×E轴柱增轴力增加71.67%,是引起事故的直接原因;模拟结果证实自建房倒塌由二层7×E轴相邻外墙挤压变形退出工作后,柱受压破坏引起的三层及以上向东侧“倾斜”式倒塌,在与东侧相邻建筑物碰撞后呈现出“下坐”式趋势;PS-InSAR监测结果证明,房屋在加层以前相对稳定,而在加层以后,开始存在明显下沉趋势,变形不断发展直到整体倒塌。
关键词 :
连续倒塌 ,
静力分析 ,
物理引擎 ,
仿真模拟 ,
PS-InSAR ,
事故分析
Key words :
progressive collapse
static analysis
physics engine
simulation
PS-InSAR
failure analysis
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