单层球面网壳抗连续倒塌分析

论文摘要

本文对单层球面网壳结构进行了抗连续倒塌分析。采用特征值屈曲分析、非线性静力求解方法计算网壳结构的极限承载力,得出单层球面网壳各杆件的敏感度SI,分析表明,通过计算敏感度能够找到网壳结构的重要构件。然后对一工程实例进行抗连续倒塌分析,通过拆除重要构件计算判断结构的抗倒塌能力。在此基础上,讨论了防止连续倒塌的有效措施,通过加强杆件等方法降低结构中杆件的敏感度值,提高网壳结构的整体性、连续性,降低结构连续倒塌的概率。第一、二章本文回顾了连续倒塌研究的发展过程,列举三个有影响力的建筑物连续倒塌事故,介绍了国内外关于连续性倒塌的研究以及应用规范。对于网壳结构的广泛应用,认为研究网壳结构的当务之急是控制结构发生连续倒塌。为保证网壳结构具有足够的安全储备,引入结构冗余度和构件敏感度等新概念。第三章通过对工程中常采用的K6型单层球面网壳进行灵敏度计算,得到各杆件的敏感度值大小,在不同跨度、矢高比下找到敏感度分布规律,证明了高敏感度杆件分布在特征值屈曲响应大的区域。然后分析了肋环型和联方型单层球面网壳,证明高敏感度杆件分布在特征值屈曲响应大区域具有普遍性。第四章对单层球面网壳结构进行倒塌失效判断,分析某实际采光顶结构模型的敏感度,拆除重要构件进行抗连续倒塌分析。当拆除一根或多根敏感度高的网壳杆件时,进行剩余结构的极限承载力计算,讨论拆除构件对网壳结构连续性倒塌的影响,以及所能达到的破坏程度。第五章研究了提高单层球面网壳结构抗连续倒塌能力的措施,主要通过控制偶然事件、调整网壳结构的合理选型和改变网壳的结构措施等方面入手。在防止连续倒塌的结构措施中主要研究了增大构件的截面尺寸方法,通过对采光顶结构的不同杆件的截面尺寸变化,得出选择一种合理的方法有利于结构的抗连续倒塌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 空间网壳结构
• 1.2.1 网壳结构的形式
• 1.2.2 网壳结构的特点
• 1.3 连续倒塌的研究
• 1.3.1 连续倒塌
• 1.3.2 连续倒塌的研究现状
• 1.3.2.1 连续倒塌典型事故
• 1.3.2.2 国外连续倒塌的设计规范
• 1.3.2.3 国内研究进展
• 1.4 网壳结构的抗连续倒塌研究
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 网壳破坏的事故
• 1.4.3 本文的主要工作和内容
• 第2章 结构冗余度和构件敏感度
• 2.1 连续倒塌控制与设计分析方法
• 2.1.1 拉结力设计
• 2.1.2 拆除构件分析
• 2.1.3 关键构件分析
• 2.2 结构冗余度
• 2.3 构件敏感度
• 本章小结
• 第3章 单层网壳杆件敏感度分析
• 3.1 ANSYS软件介绍
• 3.2 K6型网壳模型计算
• 3.2.1 结构模型
• 3.2.2 静力及特征值屈曲分析
• 3.3 不同矢跨比杆件敏感度
• 3.4 不同形式球面网壳关键构件分析
• 3.4.1 施威德勒型网壳的特征值屈曲分析
• 3.4.2 联方型网壳的特征值屈曲分析
• 本章小结
• 第4章 网壳结构抗连续倒塌分析
• 4.1 网壳结构失效准则
• 4.2 某网壳结构抗倒塌性能分析
• 4.2.1 基本信息
• 4.2.2 弹性分析
• 4.2.3 杆件敏感度分析
• 4.2.4 结构极限承载力分析
• 4.2.5 去掉多杆件和节点的极限承载力分析
• 本章小结
• 第5章 提高网壳结构抗连续倒塌能力的措施
• 5.1 控制偶然事件
• 5.2 调整网壳结构的选型
• 5.3 结构措施
• 5.3.1 增大构件的截面尺寸
• 5.3.1.1、改变径杆的尺寸
• 5.3.1.2、改变环杆的尺寸
• 5.3.1.3、改变斜杆的尺寸
• 5.3.2 其它有效措施
• 5.3.2.1、增大杆件的数量
• 5.3.2.2、采用新型材料
• 本章小结
• 结论与展望
• 1.结论
• 2.展望
• 致谢
• 参考文献