索拱結(jié)構(gòu)屋蓋體系的連續(xù)性倒塌分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌是指正常使用情況下，意外事件造成結(jié)構(gòu)局部發(fā)生初始破壞，繼而引起周圍桿件的連鎖破壞，最終形成與初始局部破壞不成比例的結(jié)構(gòu)大范圍倒塌或是整體倒塌。近年來，隨著恐怖活動的日益猖獗，結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌已成為全世界范圍內(nèi)的一個研究熱點(diǎn)，并在框架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中取得豐富的研究成果。 隨著我國建筑水平的不斷進(jìn)步，很多大型場館均采用索拱結(jié)構(gòu)作為其屋蓋體系。現(xiàn)階段，索拱結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下的研究方法已基本成熟，但在意外事件下結(jié)構(gòu)抗倒塌性能

2、的研究仍處于起步階段。 本文在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)連續(xù)性倒塌研究成果的基礎(chǔ)上，采用變換荷載路徑方法作為索拱結(jié)構(gòu)屋蓋體系的主要連續(xù)性倒塌分析方法，并提出了相應(yīng)的分析設(shè)計(jì)流程。變換荷載路徑方法中有兩大重要內(nèi)容，一是用來模擬結(jié)構(gòu)初始局部破壞的移除構(gòu)件的選擇方法；二是計(jì)算分析過程中有關(guān)結(jié)構(gòu)動力特性及材料非線性因素的模擬方法。 移除構(gòu)件通常是結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件或是薄弱環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵構(gòu)件。本文以結(jié)構(gòu)的魯棒性、易損性和冗余度研究方法為基礎(chǔ)，總

3、結(jié)出了一種具有廣泛適用性和工程實(shí)用性的簡化的敏感性分析方法，并將其作為移除構(gòu)件的選擇方法。算例分析表明，該方法作為非框架結(jié)構(gòu)的移除構(gòu)件選擇方法是可行的。 結(jié)構(gòu)在連續(xù)性倒塌過程中的動力效應(yīng)通常有兩種分析方法，一是采用荷載的動力放大系數(shù)，在靜力計(jì)算方法中將失效構(gòu)件所屬區(qū)域的荷載進(jìn)行放大；二是通過初始狀態(tài)法或荷載的時程分析曲線，在動力計(jì)算方法中模擬失效構(gòu)件移除所產(chǎn)生的動力效應(yīng)。本文針對索拱結(jié)構(gòu)屋蓋體系的力學(xué)特性，對上述兩種分析方法進(jìn)行

4、了研究，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。 由于索拱結(jié)構(gòu)中屋蓋平面的剛度與框架結(jié)構(gòu)中樓板的剛度有本質(zhì)區(qū)別，因此荷載的動力放大系數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際動力特性進(jìn)行施加，不能完全依照框架結(jié)構(gòu)的布置方案。本文將初始狀態(tài)法同荷載的時程分析曲線相結(jié)合，提出了新的考慮結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)的荷載時程分析曲線。該曲線可在一個計(jì)算過程中同時模擬構(gòu)件失效前整體結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)和構(gòu)件的后續(xù)突然失效過程。算例分析表明，該方法可以很好的考慮結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)及動力效應(yīng)。 本文