局部火災(zāi)下凱威特-聯(lián)方型弦支穹頂結(jié)構(gòu)破壞模式分析.pdf

1、弦支穹頂結(jié)構(gòu)是將單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和索撐體系相結(jié)合形成的一種大跨度預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)，具有受力合理、充分發(fā)揮剛?cè)醿煞N材料優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于弦支穹頂結(jié)構(gòu)的研究主要是常溫下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工方法，針對(duì)高溫下結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究并不全面，而弦支穹頂結(jié)構(gòu)中高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力拉索的引入使得結(jié)構(gòu)對(duì)于火災(zāi)的危害更為敏感，因此亟待對(duì)其抗火性能開(kāi)展深入研究。本文以工程中常用的凱威特—聯(lián)方型弦支穹頂結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，主要進(jìn)行了以下研究工

2、作:
　　(1)采用基于非線性有限元理論開(kāi)發(fā)的ANSYS數(shù)值模擬軟件，參照實(shí)際工程中常用的幾何尺寸，采用初始應(yīng)變法張拉徑索對(duì)下部索撐體系施加預(yù)應(yīng)力，建立凱威特-聯(lián)方型弦支穹項(xiàng)結(jié)構(gòu)數(shù)值分析模型，對(duì)比已有工程實(shí)例確定所建立的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析模型的可靠性，明確矢跨比、預(yù)應(yīng)力水平和外荷載對(duì)弦支穹頂結(jié)構(gòu)力學(xué)特征的影響規(guī)律。
　　(2)采用ANSYS數(shù)值模擬軟件，考慮結(jié)構(gòu)的幾何菲線性和材料非線性，以CECS200:2006中規(guī)定的壓彎構(gòu)件或

3、拉彎構(gòu)件高溫承載力作為網(wǎng)殼桿件受火承載極限狀態(tài)，以軸心壓桿高溫承載力作為撐桿受火承載極限狀態(tài)，以高溫抗拉強(qiáng)度極限作為鋼拉索受火承載極限狀態(tài)，按溫度增量法，模擬高溫下弦支穹頂結(jié)構(gòu)的受火反應(yīng)，分析均勻升溫與非均勻升溫時(shí)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)及其破壞模式。
　　(3)制定弦支穹頂結(jié)構(gòu)局部火災(zāi)下受火反應(yīng)分析的參數(shù)方案，以溫度場(chǎng)非均勻性、荷載比、火源特性、矢跨比和預(yù)應(yīng)力水平作為關(guān)鍵參數(shù)對(duì)弦支穹項(xiàng)結(jié)構(gòu)的受火反應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析，深入了解關(guān)鍵參數(shù)對(duì)凱威特—

4、聯(lián)方型弦支穹頂結(jié)構(gòu)在局部火災(zāi)下變形特征、應(yīng)力歷程和臨界溫度的影響規(guī)律，定性得出弦支穹頂高溫下的破壞模式，為進(jìn)一步研究弦支穹頂結(jié)構(gòu)的受火工作機(jī)理提供參考。
　　研究表明，火災(zāi)歷程中，弦支穹頂結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律為整體先向上起拱然后向下塌落。火源半徑對(duì)弦支穹頂結(jié)構(gòu)的臨界溫度影響較小，溫度場(chǎng)的非均勻性、荷載比、火源位置、矢跨比、預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)臨界溫度影響較大。局部火災(zāi)中溫度場(chǎng)的非均性越大，結(jié)構(gòu)的臨界溫度越高;弦支穹項(xiàng)結(jié)構(gòu)的荷載比越大，臨界溫度越