双层柱面网壳结构抗倒塌能力的分析

• 作 者: 高亮
• 机 构: 太原理工大学
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 双层柱面网壳结构 连续倒塌 ANSYS 灵敏度 非线性

近年来,随着世界各地自然灾害的频发与国际恐怖主义的蔓延,建筑结构也频频遭遇到意外荷载或偶然荷载的作用,很多结构因为无法承受如此巨大的荷载而发生由局部破坏引发的整体结构的破坏,并最终导致结构坍塌,造成巨大的人员伤亡和财产损失,给社会带来了严重的负面影响。为避免和减少这种由罕遇自然灾害、突发性人为事件等引发的建筑结构的连续倒塌,工程师们在设计建筑结构的时候,越来越重视结构的抗连续倒塌能力。从1968年英国伦敦Ronan Point公寓楼倒塌事件发生之后,国外便兴起了建筑物抗连续倒塌研究的热潮。英国,欧洲,美国和日本等国家和地区相继出台了建筑物抗连续倒塌的设计规范,与此同时,国内的很多专家也开始对建筑物连续倒塌性能进行研究,并取得了丰硕的成果。2001年,美国“9.11”事件的爆发再一次掀起了建筑界对结构抗连续倒塌的研究热潮。如何保证结构在偶然荷载作用下不致发生连续倒塌或者延缓结构连续倒塌的发生,为人类的安全转移赢取宝贵的时间已经成为一个重要的热点问题。本文利用ANSYS有限元分析软件,对某双层柱面网壳结构进行整体建模,分析其抗连续倒塌的性能。首先,对结构进行前20阶的模态分析,计算结构的自振频率和自振周期,通过与类似结构的对比,得出模型的合理性。其次,对结构进行五种工况荷载下的静力特征值屈曲分析,通过对比得出整体结构关键杆件的所在区域。再次,在考虑几何非线性的前提下,通过非线性静力分析,得出结构在拆除不同杆件后的临界承载力,再根据结构冗余度与杆件灵敏度的概念,计算出结构各个杆件的灵敏度,考虑拆除单根杆件对整体结构抗连续倒塌性能的影响。然后,假定结构的多根杆件或某个节点发生破坏,通过非线性分析,得出剩余结构的临界承载力,探讨拆除多根杆件或节点破坏对结构抗连续倒塌性能的影响。最后,提出了几种提高结构抗连续倒塌性能的措施,通过增大截面尺寸的方法,分析截面尺寸的改变对整体结构抗连续倒塌性能的影响；此外,本文还分析了初始缺陷对结构抗倒塌性能的影响。经过以上内容的具体分析,得出了关于双层柱面网壳结构抗连续倒塌能力的若干结论,提出了本文研究的不足与未来发展的方向,对实际工程有一定的参考价值。