单层柱面网壳结构抗连续倒塌性能研究

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随着经济的发展和生活水平的提高,可看到大跨空间网壳结构在工程实践方案的大量利用。由于网壳结构具有很多合理的优点比如受力合理,可以跨越较大的跨度,刚度大,变形小稳定性高以及节省材料等等。不但如此,它还具有优美的建筑造型以及多种多样的结构形式和截面。本文以单层柱面网壳在极端雪荷载作用下作为研究对象。首先,使用ANSYS APDL命令流来建立网壳模型,而利用等效质量节点来实现网壳上每个节点的施加荷载。接着,把原来的模型导入ABAQUS有限元分析软件进行分析。Dynamic Implicit已被利用而实现杆件以及节点失效前后的结构响应,便于计算每个构件的敏感性指标。在此,为了实现压拉杆件屈曲的情况,本文还引入了ABAQUS子程序来改变杆件的本构关系,更好地模拟杆件破坏的现象。研究了不同荷载布置形式、支承方式条件下,单层柱面网壳的抗连续倒塌性能和倒塌破坏模式,采用基于构件承载能力的敏感性评价指标。根据结果可以判断出敏感构件与关键构件。通过对关键构件进行加强,可以优化该类结构的抗连续倒塌性能。考虑初始缺陷以及压杆失稳的两个因素,其分别增加了33-53%与4-11%,可认为对两个因素不易忽略。对单层网壳结构连续倒塌的结构性能进行参数化分析。对于不同矢高比,不同跨度,支承形式,以及三种不同网格形式(联方形网格,单向斜杆正交正放形网格,三向形网格)进行全面地分析。最后,本文以天津西站的实际工程作为核算例子。对此结构进行杆件与节点的敏感性分析,判断出构件的敏感性分布规律以及结构的倒塌性能。
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