基于顯式動力有限元的大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌分析研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌是指非預期荷載導致的局部破壞產(chǎn)生不平衡力，使其鄰域單元內(nèi)力變化而失效，并促使構(gòu)件破壞連續(xù)性擴展下去，造成與初始破壞不成比例的部分或全部結(jié)構(gòu)倒塌。近年來，世界各國對于結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能進行了深入的研究，并在框架結(jié)構(gòu)領域中取得了豐富成果。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們審美水平的提高，越來越多的大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式的建筑物紛紛建成。目前，大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的研究仍處于起步階段，相關(guān)的深入研究仍不多見。
　　 本

2、文在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌研究成果和設計方法的基礎上，利用動力有限元分析軟件LS-DYNA的強大功能，采用變換荷載路徑法對大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進行抗連續(xù)倒塌分析。采用變換荷載路徑方法需要解決兩個關(guān)鍵問題，一是確定在設計允許的偶然荷載下失效構(gòu)件的位置，一是正確模擬構(gòu)件失效后產(chǎn)生的動力效應。
　　 對于結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件的判斷，本文在國內(nèi)外學者提出的幾種結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法中選擇采用了簡化的敏感性分析方法。同時，利用參數(shù)化設計語言APD

3、L編寫了相應的計算命令流。
　　 構(gòu)件失效的模擬方法通常有兩種，一種是采用荷載時程曲線的動力模擬方法，一種是在構(gòu)件失效影響區(qū)域考慮荷載動力放大系數(shù)的靜力模擬方法。本文運用有限元軟件LS-DYNA的完全重啟動功能，采用大阻尼瞬時卸載法進行動力分析。該方法能較好的考慮結(jié)構(gòu)的初始應力及模擬構(gòu)件失效引起的動力效應，又能減少整個計算時間。
　　 結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌是一個非常復雜的非線性動力過程。在考慮結(jié)構(gòu)初始應力的基礎上，通過按顯式

4、積分算法和隱式積分算法分別對沈陽奧體網(wǎng)球館下弦桿失效的剩余結(jié)構(gòu)進行動力分析，證明了本文所采用LS-DYNA顯式算法對結(jié)構(gòu)進行連續(xù)性倒塌分析的正確性。同時對構(gòu)件移除時采用不同的失效時間對剩余結(jié)構(gòu)動力響應的影響進行了研究，結(jié)果表明，失效時間越短，引起的振動越劇烈，對剩余結(jié)構(gòu)的破壞越嚴重。
　　 對于靜力模擬方法，本文針對大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，采用以失效構(gòu)件反力對結(jié)構(gòu)靜力作用的影響為基礎來考慮動力放大系數(shù)的作用范圍的方法。對沈陽奧體網(wǎng)球館

5、和松江大學體育館兩個工程實例的分析表明這種方法是可行的，并對該類結(jié)構(gòu)的荷載動力放大系數(shù)的取值大小進行了研究。
　　 本文以沈陽奧體網(wǎng)球館和松江大學體育館兩個空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屋蓋體系為對象，對其進行了結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的分析。分析結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)冗余度較高，從中移除某根桿件進行分析，并不會引起結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌。
　　 文章最后結(jié)合連續(xù)性倒塌的發(fā)生過程，總結(jié)并提出了一些提高建筑物抗連續(xù)倒塌能力的措施。同時，針對鋼結(jié)構(gòu)的檢測鑒定