PDF《续倒塌分析》

9 利用敏感性分析确定失效索拱、失效柱及失效桁架在整 体结构中的几何位置分布.

9 以拉索索力作为结构的响应,进行敏感性分析,失效柱 的重要性系数可表示为:

9 其中:m为拉索的数目.

1 / m S m α = ∑ 12/27 新广州站工程――敏感性分析 ? 整体结构区域划分图 红星表示失效柱的位置

1 2

3 4

5 13/27 整体结构分析――柱9失效柱的几何位置可参照美国UFC4-023-03规范中框架 结构失效柱的布置要求,结构外围取x向中柱(z1)、角柱 (z2)及y向中柱(z3);

结构内部,结合该工程的实际情 况,取桁架HJ1及桁架HJ3的中柱作为失效柱. 14/27 整体结构分析――柱9由表2可得出:角柱的重要性系数最大,是整体结构中 最为关键的支承柱.原因是结构边缘与其它部分的联系 最弱,无法充分利用周围构件的拉结作用,不利于构件 失效后的内力重分布;

结构中间支承柱的重要性系数明 显偏低,这说明联系桁架刚度大,具有较好的 搭桥跨 越 能力,整体结构的连续性好. 15/27 整体结构分析――索拱和联系桁架

9 对受损索拱的几何位置进行敏感性分析时,取SG1(角部)、SG9(x向中部)、SG4和SG12(中央采光带附近) 作为受损索拱.

9 对联系桁架中失效构件的几何位置进行分析时,取HJ1 中支承SG

1、SG4的桁架腹杆及HJ3中支承SG

9、SG12的 桁架腹杆作为失效杆件. 16/27 整体结构分析――索拱和联系桁架

9 由表3可知:桁架腹杆的杆件重要性系数较小,说明整 体结构的连续性好,檩条和撑杆对索拱的拉结作用大, 且桁架自身的刚度及冗余度也很大,故桁架局部失效对 整体结构性能的影响不大;

9 对比索拱的重要性系数可知,内凹式索拱对结构的重要 性大于端部的张弦梁结构,并且内凹式索拱中拉索连杆 的失效对整体结构性能的影响很大.

9 根据上述分析,可以得到如下结论:采用变换荷载路径 法AP法进行结构连续性倒塌分析时,取x向中柱z

1、角柱z

3、x向中部内凹式索拱SG9作为失效构件进行计算. 17/27 结构抗连续倒塌能力分析――角柱Z3失效

9 本文利用有限元软件SAP2000选择线性动力计算方法, 并和考虑几何非线性的静力计算的结果比较,暂不考虑 材料的非线性.取1.0DL(恒载)+0.25LL(活载)的荷载组合 作为分析工况.

9 首先提取1.0DL+0.25LL的荷载组合作用下角柱顶部的杆 件内力,将其转化为角柱对柱顶节点的支承力,并定义 为动力荷载P(包括轴力、弯矩、剪力).其次对删除 角柱的结构进行模态分析,提取其自振周期和前2阶模 态频率,用于计算结构的初始持荷时间、构件的移除时 间以及结构的阻尼比.

9 定义如图所示的时程分析曲线. 18/27 结构抗连续倒塌能力分析――角柱Z3失效

9 前t0秒内荷载P维持不变,从而保证时程分析过程中,整体 结构有足够时间将荷载DL、LL、P作用下产生的强迫振动 衰减完全,角柱失效时整体结构处于稳定的初始状态.荷载P的衰减时间,即角柱的失效时间取为tp秒.根据计算, 本文取t0为20s,tp为0.5s.在有限元模型中建立线性时程 分析工况,计算时间取40秒,进行线性动力计算.

9 综合构件变形及强度的破坏情况可知,该索拱结构屋盖体 系符合单向索拱结构的平面传力特征,巨型连续桁架 隔断 了结构破坏沿结构x向的传播,而沿结构的y向,相邻 的主要水平受力构件SG2无论是变形还是应力比均没有大 的影响.所以角柱失效的影响局限在其所支承的SG1受力 范围内,结构不会发生连续性倒........