局部火災下凱威特-聯方型弦支穹頂結構破壞模式分析.pdf

1、弦支穹頂結構是將單層網殼結構和索撐體系相結合形成的一種大跨度預應力空間鋼結構，具有受力合理、充分發(fā)揮剛柔兩種材料優(yōu)勢的特點，在實際工程中得到越來越多的應用。目前國內外對于弦支穹頂結構的研究主要是常溫下結構的設計和施工方法，針對高溫下結構力學性能的研究并不全面，而弦支穹頂結構中高強度預應力拉索的引入使得結構對于火災的危害更為敏感，因此亟待對其抗火性能開展深入研究。本文以工程中常用的凱威特—聯方型弦支穹頂結構為研究對象，主要進行了以下研究工

2、作:
　　(1)采用基于非線性有限元理論開發(fā)的ANSYS數值模擬軟件，參照實際工程中常用的幾何尺寸，采用初始應變法張拉徑索對下部索撐體系施加預應力，建立凱威特-聯方型弦支穹項結構數值分析模型，對比已有工程實例確定所建立的結構數值分析模型的可靠性，明確矢跨比、預應力水平和外荷載對弦支穹頂結構力學特征的影響規(guī)律。
　　(2)采用ANSYS數值模擬軟件，考慮結構的幾何菲線性和材料非線性，以CECS200:2006中規(guī)定的壓彎構件或

3、拉彎構件高溫承載力作為網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構的受火反應，分析均勻升溫與非均勻升溫時結構的力學響應及其破壞模式。
　　(3)制定弦支穹頂結構局部火災下受火反應分析的參數方案，以溫度場非均勻性、荷載比、火源特性、矢跨比和預應力水平作為關鍵參數對弦支穹項結構的受火反應進行數值分析，深入了解關鍵參數對凱威特—

4、聯方型弦支穹頂結構在局部火災下變形特征、應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，為進一步研究弦支穹頂結構的受火工作機理提供參考。
　　研究表明，火災歷程中，弦支穹頂結構的變形規(guī)律為整體先向上起拱然后向下塌落?；鹪窗霃綄ο抑я讽斀Y構的臨界溫度影響較小，溫度場的非均勻性、荷載比、火源位置、矢跨比、預應力對結構臨界溫度影響較大。局部火災中溫度場的非均性越大，結構的臨界溫度越高;弦支穹項結構的荷載比越大，臨界溫度越