网架结构的连续性倒塌分析

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连续性倒塌指的是在正常使用条件下,结构因为偶然事件导致局部发生破坏,并且此破坏在构件之间发生连锁反应,最终引发与初始破坏不成比例的大范围坍塌或整体倒塌。近年来,各国对建筑结构的连续性倒塌进行了深入的研究,且在框架结构领域取得了巨大的成就,但关于网架结构的连续性倒塌研究仍不多见。  本文采用拆除构件法,通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对网架结构进行连续性倒塌分析。拆除构件法主要包含两方面内容,一方面是如何确定移除构件的位置;另一方面是如何模拟构件失效引起的动力效应。采用简化的敏感性分析方法来确定结构的移除构件。失效构件的模拟,包括静力模拟和动力模拟两种方法。对于动力模拟方法,由于大跨网架结构对构件失效前的初始状态比较敏感,因而本文采用考虑初始状态的等效荷载卸载法。该方法采用一条简单的荷载时程曲线,不仅考虑了构件失效前结构的初始状态,而且能较好的模拟构件失效引起的动力效应,提高了计算结果的可靠度。对于静力模拟,本文采用荷载动力放大系数间接模拟动力响应,主要包括荷载动力放大系数的作用范围和取值大小。通过对一网架结构的分析,以失效构件反力对结构静力的影响来考虑动力放大系数的施加范围是可行的。对该正放四角锥网架结构的抗连续倒塌性能进行了评估。通过分析可知,该网架结构的抗连续倒塌能力较高,单根构件失效后不会发生连续倒塌,但多根杆件失效可能引发结构的连续倒塌。文章最后针对框架结构的抗连续倒塌措施并结合该网架结构的评估结果,提出了一些改善框架结构与网架结构并用的抗连续倒塌能力的措施。
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