张弦结构连续倒塌分析与抗倒塌设计

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本文对张弦结构的连续倒塌规律进行了初步探讨。利用显式动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在局部破坏和强震作用下,对张弦结构进行了连续倒塌仿真模拟,总结出张弦结构的连续倒塌规律,并提出适用于设计的抗连续倒塌措施。主要工作如下:   1)对单向张弦梁结构进行连续倒塌分析,模拟出该类型结构在局部破坏和强震作用下的连续倒塌过程。模拟结果表明:撑杆的失效会导致单向张弦梁结构发生连续倒塌。撑杆数目不宜少于7根,撑杆数目增加有利于结构的抗连续倒塌;靠近支座的撑杆在地震中易失效,成为引起结构连续倒塌的主要因素。边跨构件的失效比中间跨构件的失效更易引发结构的连续倒塌;屋面檩条能够很大程度的提高单向张弦梁的抗连续倒塌能力,屋面檩条与上弦梁的连接为固结时比铰接能更好的提高张弦梁结构的抗连续倒塌能力。平行于跨度方向的水平地震易引起单向张弦梁结构的连续倒塌,竖向地震次之,垂直于跨度方向的水平地震对单向张弦梁的影响最小。在对单向张弦梁进行连续倒塌分析的基础上,提出单向张弦梁结构的抗连续倒塌措施。   2)对双向张弦梁结构进行连续倒塌分析,模拟出该类型结构局部破坏及强震作用下的连续倒塌过程。模拟结果表明:撑杆的失效会导致双向张弦梁结构发生连续倒塌。结构中每跨撑杆的数目不宜少于7根,撑杆数目增加有利于结构的抗连续倒塌;边跨索及边跨柱的失效比中间跨更容易引发结构的连续倒塌;双向张弦梁结构的抗震能力相对较差,水平地震比竖向地震更容易引起结构的连续倒塌。在对双向张弦梁进行连续倒塌分析的基础上,提出双向张弦梁结构的抗连续倒塌措施。   3)对单向张弦桁架进行连续倒塌分析,模拟出该类结构在局部破坏及强震作用下的连续倒塌过程。模拟结果表明:单向张弦桁架由于桁架本身的刚度较大,单根撑杆的失效基本不会引起结构的连续倒塌;靠近支座的撑杆在地震中易首先失效,成为引起结构连续倒塌的因素。水平地震较竖向地震易引起单向张弦桁架的连续倒塌。地震中单向张弦桁架发生连续倒塌的顺序一般为:撑杆首先屈曲,随后桁架出现破坏并失稳,最终结构发生倒塌。桁架中易出现破坏的构件有:跨中上弦梁、下弦梁,靠近支座的斜腹杆,与索端连接的杆件。在对单向张弦桁架进行连续倒塌分析的基础上,提出单向张弦桁架的抗连续倒塌措施。
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