預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能研究

前言

第1章緒論

第2章結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法

第3章基于頻率靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法研究

第4章考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析

第5章索失效的模擬方法研究

第6章?lián)螚U截面和間距對(duì)連續(xù)倒塌的影響

第7章應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)

第8章提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施

第9章新廣州火車站屋蓋結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析

第10章天津梅江會(huì)展中心抗連續(xù)倒塌性能分析 2100433B

本書對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析方法、抗連續(xù)倒塌性能、提高抗連續(xù)倒塌能力的措施等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。具體內(nèi)容包括：根據(jù)大跨空間結(jié)構(gòu)的受力特性和荷載特點(diǎn)，提出基于頻率靈敏度的對(duì)稱分組方法來(lái)判斷大跨空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件；在ANSYS上二次開發(fā)出空間結(jié)構(gòu)靜力仿真分析程序，為空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供依據(jù)；提出采用預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬張弦結(jié)構(gòu)的拉索失效；給出防止張弦結(jié)構(gòu)發(fā)生上弦局部破壞和撐桿連鎖破壞的充分條件；提出采用應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)。結(jié)合新廣州火車站和天津梅江會(huì)展中心張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，探討大跨空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，提出多種張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的措施。

結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)是指結(jié)構(gòu)因偶然荷載造成結(jié)構(gòu)局部破壞失效，繼而引起失效破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致相對(duì)于初始局部破壞更大范圍的倒塌破壞。

作用

對(duì)于某些比較重要的建筑結(jié)構(gòu)，工程師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有責(zé)任防止結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌的發(fā)生，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)在一定安全可靠度之下具有抵抗連續(xù)性倒塌的能力，當(dāng)偶然荷載造成結(jié)構(gòu)局部破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)多種荷載路徑內(nèi)力重分布阻止破壞過(guò)大范圍的蔓延，盡可能減少人員的傷亡和結(jié)構(gòu)的破壞程度。 2100433B

為減少意外事件下大跨空間結(jié)構(gòu)的倒塌事故，本項(xiàng)目針對(duì)應(yīng)用廣泛的斜拉結(jié)構(gòu)，研究其魯棒性、抗連續(xù)倒塌性能和倒塌控制策略。從能量角度出發(fā)，結(jié)合敏感性分析思想，提出一種構(gòu)件重要性判斷方法；并提出一種空間結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性搜索和判斷的方法，利用群論修正求解策略，提高計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)件自身的可靠度，進(jìn)行斜拉結(jié)構(gòu)的魯棒性研究。利用向量式有限元方法編制斜拉結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬程序，研究斜拉結(jié)構(gòu)在初始桿件失效后的內(nèi)力重分布機(jī)制與結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌機(jī)理，并分析合理的初始預(yù)應(yīng)力水平和分布。用折紙型屈曲約束構(gòu)件代替結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵桿件，提高斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力；并研究檁條、屋面板對(duì)斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的作用。為驗(yàn)證連續(xù)倒塌數(shù)值模擬方法和結(jié)果的正確性，進(jìn)行斜拉結(jié)構(gòu)及利用倒塌控制策略加強(qiáng)后斜拉結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌動(dòng)力試驗(yàn)研究；在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工建議。本項(xiàng)目的完成將對(duì)我國(guó)大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到重要作用。

預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)是由剛性上弦、預(yù)應(yīng)力拉索及腹桿連接形成的混合雜交自平衡結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)受力合理，自重輕，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)屋蓋體系中。然而，由于結(jié)構(gòu)中存在預(yù)應(yīng)力，拉索錨固節(jié)點(diǎn)鑄體材料熔點(diǎn)低，且高溫下預(yù)應(yīng)力索體強(qiáng)度退化更為嚴(yán)重等因素，張弦梁結(jié)構(gòu)抗火性能比普通結(jié)構(gòu)鋼更差。但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)于預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火研究很少，在工程實(shí)踐中按普通鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火設(shè)計(jì)，造成極大的安全隱患。本項(xiàng)目通過(guò)試驗(yàn)研究、理論分析，從材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層次對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開展了較為的系統(tǒng)研究：1）對(duì)1860MPa級(jí)鋼絲進(jìn)行了高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)試驗(yàn)研究，揭示了溫度對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響，建立了高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)擬合公式；2）對(duì)1860MPa級(jí)鋼絞線、1860MPa級(jí)預(yù)應(yīng)力鋼絲等進(jìn)行了高溫穩(wěn)態(tài)拉伸試驗(yàn)研究，建立屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、彈性模量與溫度之間的關(guān)系模型、以及高溫應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型，給出了抗火設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)取值；3）對(duì)預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行了高溫應(yīng)力損失試驗(yàn)研究，研究了不同溫度、不同初始應(yīng)力下的應(yīng)力損失規(guī)律，提出預(yù)應(yīng)力索高溫應(yīng)力損失理論算法；4）研究提出了5種預(yù)應(yīng)力索體防火保護(hù)方法，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫試驗(yàn)，對(duì)方法有效性、可行性進(jìn)行了驗(yàn)證；5）對(duì)鋼絞線-熱鑄錨錨固節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了耐火性能試驗(yàn)研究，建立了錨固節(jié)點(diǎn)高溫承載力計(jì)算公式；6）對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁進(jìn)行了抗火試驗(yàn)，研究了火災(zāi)全過(guò)程中索體內(nèi)力、張弦梁變形、溫度分布隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及初始預(yù)應(yīng)力水平、荷載比、火災(zāi)升溫曲線對(duì)張弦梁抗火性能的影響，揭示了破壞模式與破壞機(jī)理；7）對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁進(jìn)行了有限元數(shù)值參數(shù)分析，重點(diǎn)研究了初始預(yù)應(yīng)力比、荷載比、受火條件等因素對(duì)張弦梁抗火性能的影響；進(jìn)而提出了預(yù)應(yīng)力張弦梁抗火安全判定準(zhǔn)則、抗火承載力實(shí)用計(jì)算方法以及防火設(shè)計(jì)方法。本項(xiàng)目研究結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)抗火研究也具有參考意義。 2100433B