局部火災下凱威特-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應力空間鋼結(jié)構(gòu)，具有受力合理、充分發(fā)揮剛?cè)醿煞N材料優(yōu)勢的特點，在實際工程中得到越來越多的應用。目前國內(nèi)外對于弦支穹頂結(jié)構(gòu)的研究主要是常溫下結(jié)構(gòu)的設計和施工方法，針對高溫下結(jié)構(gòu)力學性能的研究并不全面，而弦支穹頂結(jié)構(gòu)中高強度預應力拉索的引入使得結(jié)構(gòu)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(lián)方型弦支穹頂結(jié)構(gòu)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(shù)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(lián)方型弦支穹項結(jié)構(gòu)數(shù)值分析模型，對比已有工程實例確定所建立的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析模型的可靠性，明確矢跨比、預應力水平和外荷載對弦支穹頂結(jié)構(gòu)力學特征的影響規(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，分析均勻升溫與非均勻升溫時結(jié)構(gòu)的力學響應及其破壞模式。
　　(3)制定弦支穹頂結(jié)構(gòu)局部火災下受火反應分析的參數(shù)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(shù)對弦支穹項結(jié)構(gòu)的受火反應進行數(shù)值分析，深入了解關鍵參數(shù)對凱威特—

4、聯(lián)方型弦支穹頂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)臨界溫度影響較大。局部火災中溫度場的非均性越大，結(jié)構(gòu)的臨界溫度越高;弦支穹項結(jié)構(gòu)的荷載比越大，臨界溫度越