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

1、結構的連續(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構倒塌。近年來，世界各國對于結構的抗連續(xù)倒塌性能進行了深入的研究，并在框架結構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)格結構形式的建筑物紛紛建成。目前，大跨空間網(wǎng)格結構抗連續(xù)倒塌的研究仍處于起步階段，相關的深入研究仍不多見。
　　 本

2、文在總結國內(nèi)外有關結構連續(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)格結構進行抗連續(xù)倒塌分析。采用變換荷載路徑方法需要解決兩個關鍵問題，一是確定在設計允許的偶然荷載下失效構件的位置，一是正確模擬構件失效后產(chǎn)生的動力效應。
　　 對于結構重要構件的判斷，本文在國內(nèi)外學者提出的幾種結構重要構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構的初始應力及模擬構件失效引起的動力效應，又能減少整個計算時間。
　　 結構的連續(xù)性倒塌是一個非常復雜的非線性動力過程。在考慮結構初始應力的基礎上，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構進行動力分析，證明了本文所采用LS-DYNA顯式算法對結構進行連續(xù)性倒塌分析的正確性。同時對構件移除時采用不同的失效時間對剩余結構動力響應的影響進行了研究，結果表明，失效時間越短，引起的振動越劇烈，對剩余結構的破壞越嚴重。
　　 對于靜力模擬方法，本文針對大跨空間網(wǎng)格結構，采用以失效構件反力對結構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，并對該類結構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)格結構屋蓋體系為對象，對其進行了結構抗連續(xù)倒塌性能的分析。分析結果表明，這種結構冗余度較高，從中移除某根桿件進行分析，并不會引起結構的連續(xù)性倒塌。
　　 文章最后結合連續(xù)性倒塌的發(fā)生過程，總結并提出了一些提高建筑物抗連續(xù)倒塌能力的措施。同時，針對鋼結構的檢測鑒定