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关键杆件加固的双层网壳结构抗倒塌分析

张辰朔 王孟鸿 姚志恒

张辰朔, 王孟鸿, 姚志恒. 关键杆件加固的双层网壳结构抗倒塌分析[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(1): 18-25. doi: 10.13206/j.gjgS23091402
引用本文: 张辰朔, 王孟鸿, 姚志恒. 关键杆件加固的双层网壳结构抗倒塌分析[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(1): 18-25. doi: 10.13206/j.gjgS23091402
Chenshuo Zhang, Menghong Wang, Zhiheng Yao. Collapse Resistance Analysis of a Double-Layer Reticulated Shell Structure Reinforced with Critical Rods[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(1): 18-25. doi: 10.13206/j.gjgS23091402
Citation: Chenshuo Zhang, Menghong Wang, Zhiheng Yao. Collapse Resistance Analysis of a Double-Layer Reticulated Shell Structure Reinforced with Critical Rods[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(1): 18-25. doi: 10.13206/j.gjgS23091402

关键杆件加固的双层网壳结构抗倒塌分析

doi: 10.13206/j.gjgS23091402
详细信息
    作者简介:

    张辰朔,硕士研究生,主要从事网壳结构抗倒塌研究。Email:zhangchenshuo0622@163.com

Collapse Resistance Analysis of a Double-Layer Reticulated Shell Structure Reinforced with Critical Rods

  • 摘要: 大跨度空间钢结构在人类生产生活的相关领域扮演着重要角色,大型双层网壳结构也在实际工程中得到了广泛的应用。由于结构实际服役期间所遭受的意外事件充满偶然性,因某些关键杆件局部失效引起整个网壳发生连续倒塌的案例也不乏存在。例如在某些因素下,结构的重要杆件发生弯曲或是连接处的高强螺栓断裂等使得网壳结构在重要构件失效后并不能形成有效的荷载传递路径而发生延展破坏,最后发生连续性的倒塌,因此需要深入研究关键杆件加固对双层网壳结构抗倒塌性能的影响。在该背景下,以某个实际双层网壳结构为研究对象,采用SAP 2000有限元软件进行建模与分析处理,在考虑结构的双重非线性以及初始缺陷的前提下,对网壳进行位移控制作用下的全过程非线性分析,结合塑性铰的发展情况,识别失效杆件位置并根据失效杆件的杆件重要性系数确定网壳的关键杆件。选取3种不同的加固方法对结构中关键杆件进行加固处理,对比分析结构加固前后静力荷载作用下的抗倒塌极限承载能力。对双层网壳结构进行地震作用下的动力时程分析,并引入结构地震作用下的应变能原理对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析,对比分析关键杆件加固前后的动力响应。结果表明:对关键杆件进行加固能够有效提高双层网壳结构的抗倒塌性能;采用瞬时荷载法对双层网壳结构进行动力非线性时程分析,通过移除失效构件,分析剩余结构的响应,验证了关键杆件识别方法的正确性;对比发现仅通过增强关键杆件的材料强度或增大其截面面积均能提高整体结构的承载能力,但提升程度有限,采取适当地同时提升双层网壳结构关键杆件材料强度与截面面积的加固方法,可以有效提升整体结构在静力荷载作用下的抗倒塌承载性能;对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析发现,关键杆件加固后的双层网壳结构应变能的变化幅度小于加固前的原结构,进一步验证了对双层网壳结构的关键杆件采取有效的加固措施,能够有效提高其在地震作用下的抗倒塌能力。
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  • 收稿日期:  2023-09-14

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