韩国光州连续倒塌高层建筑有限元模拟分析

陆新征课题组

2022年01月17日 21:35

背景

1月11日下午，韩国光州一在建高层建筑发生连续倒塌事故。该建筑共39层，事发时正在对第39层进行楼面混凝土浇筑。本次倒塌出现了部分墙体和大范围的楼板倒塌，竖向倒塌直至结构加强层，安装施工电梯和塔吊的一侧墙体未出现倒塌。

本分析是根据收集到的现场图片，对该建筑的结构布置及尺寸进行大致估算后，通过在有限元分析软件LS-DYNA中建立简化的结构模型，对该倒塌事故所造成的最终破坏形态进行模拟。

LS-DYNA有限元模型

根据发布的相关信息，初步判定该结构主要是“墙板结构体系”。为简化分析，采用Belytschko-Tsay壳单元对所有墙体及楼板进行建模。模型共20层，加强层以上共17层，以下3层（如图1所示），内设核心筒。

模型中所有部分均采用弹性材料*MAT_ELASTIC (* MAT_001)，通过设置材料失效应变来模拟构件和连接处的破坏失效。楼板之间的接触模式设置为*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL。根据相关报告，该项目在倒塌时在零下2.2度施工，未按照规范要求进行处理（4度以下须进行保温和加热处理）。根据现场图片，大致划分出楼板失效范围，并在顶层的目标失效楼板范围内改变能力需求比以模拟顶层楼板冬季施工强度不足问题。