基于顯式動(dòng)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(yù)期荷載導(dǎo)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(kuò)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(duì)于結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能進(jìn)行了深入的研究，并在框架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中取得了豐富成果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，利用動(dòng)力有限元分析軟件LS-DYNA的強(qiáng)大功能，采用變換荷載路徑法對(duì)大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)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(gè)關(guān)鍵問題，一是確定在設(shè)計(jì)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(dòng)力效應(yīng)。
　　 對(duì)于結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件的判斷，本文在國內(nèi)外學(xué)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(shí)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APD

3、L編寫了相應(yīng)的計(jì)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(shí)程曲線的動(dòng)力模擬方法，一種是在構(gòu)件失效影響區(qū)域考慮荷載動(dòng)力放大系數(shù)的靜力模擬方法。本文運(yùn)用有限元軟件LS-DYNA的完全重啟動(dòng)功能，采用大阻尼瞬時(shí)卸載法進(jìn)行動(dòng)力分析。該方法能較好的考慮結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)力及模擬構(gòu)件失效引起的動(dòng)力效應(yīng)，又能減少整個(gè)計(jì)算時(shí)間。
　　 結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性動(dòng)力過程。在考慮結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力的基礎(chǔ)上，通過按顯式

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

5、和松江大學(xué)體育館兩個(gè)工程實(shí)例的分析表明這種方法是可行的，并對(duì)該類結(jié)構(gòu)的荷載動(dòng)力放大系數(shù)的取值大小進(jìn)行了研究。
　　 本文以沈陽奧體網(wǎng)球館和松江大學(xué)體育館兩個(gè)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屋蓋體系為對(duì)象，對(duì)其進(jìn)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(jìn)行分析，并不會(huì)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(shí)，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定