預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能研究
結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌是指正常使用情況下，意外事件造成結(jié)構(gòu)局部發(fā)生初始破壞，繼而引起周圍桿件的連鎖破壞，最終形成與初始局部破壞不成比例的結(jié)構(gòu)大范圍倒塌或是整體倒塌。近年來，隨著恐怖活動(dòng)的日益猖獗，結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌已成為全世界范圍內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并在框架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中取得豐富的研究成果。隨著我國建筑水平的不斷進(jìn)步，很多大型場館均采用預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)作為其屋蓋體系。現(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下的研究方法已基本成熟，但在意外事件下結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的研究仍處于起步階段。本書在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)連續(xù)性倒塌研究成果的基礎(chǔ)上，采用變換荷載路徑方法作為預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)屋蓋體系的主要連續(xù)性倒塌分析方法，研究其魯棒性和抗連續(xù)倒塌性能，并提出了相應(yīng)的分析設(shè)計(jì)流程。
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目錄
前言
第1章 緒論1
1.1張弦結(jié)構(gòu)概述1
1.1.1張弦結(jié)構(gòu)的分類1
1.1.2張弦結(jié)構(gòu)的受力原理3
1.1.3張弦結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用3
1.1.4張弦結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀8
1.2連續(xù)倒塌的概述9
1.2.1連續(xù)倒塌的概念9
1.2.2抗連續(xù)倒塌理論的發(fā)展10
1.2.3抗連續(xù)倒塌的主要設(shè)計(jì)方法13
1.3空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌研究的必要性18
1.3.1空間結(jié)構(gòu)的分類18
1.3.2空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的研究現(xiàn)狀20
1.3.3空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的必要性21
1.4本書的主要內(nèi)容21
參考文獻(xiàn)23
第2章 結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法30
2.1結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件的五類判斷方法簡介31
2.1.1基于剛度的判斷方法31
2.1.2基于能量的判斷方法33
2.1.3基于強(qiáng)度的判斷方法34
2.1.4基于敏感性分析的判斷方法34
2.1.5基于經(jīng)驗(yàn)和理論分析的判斷方法35
2.1.6結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法的總結(jié)36
2.2簡化的敏感性分析方法37
2.2.1概念判斷37
2.2.2敏感性分析39
2.3算例分析41
2.3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)41
2.3.2張弦結(jié)構(gòu)44
2.4本章小結(jié)47
參考文獻(xiàn)48
第3章 基于頻率靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法研究50
3.1基于頻率靈敏度的對(duì)稱分組方法50
3.1.1大跨空間結(jié)構(gòu)的荷載特點(diǎn)50
3.1.2大跨空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱分組的特點(diǎn)50
3.1.3基于模態(tài)靈敏度的分析方法判斷關(guān)鍵構(gòu)件51
3.1.4基于頻率靈敏度的大跨空間結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法52
3.2算例分析53
3.2.1算例153
3.2.2算例256
3.2.3算例357
3.2.4算例分析結(jié)論58
3.3張弦結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件分布59
3.3.1計(jì)算模型59
3.3.2計(jì)算結(jié)果60
3.3.3關(guān)鍵構(gòu)件分布61
3.4本章小結(jié)62
參考文獻(xiàn)63
第4章 考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析64
4.1初始缺陷對(duì)空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響及確定64
4.1.1空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與連續(xù)倒塌分析的關(guān)系64
4.1.2初始缺陷的分類65
4.1.3連續(xù)倒塌分析中初始缺陷的確定66
4.2整體缺陷對(duì)張弦結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響67
4.2.1影響張弦結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的參數(shù)68
4.2.2不同矢跨比模型的參數(shù)化分析73
4.3空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的靜力仿真分析77
4.3.1桿件單元假定78
4.3.2桿件荷載位移曲線假定78
4.3.3空間結(jié)構(gòu)倒塌失效模式假定79
4.3.4空間結(jié)構(gòu)失效破壞準(zhǔn)則假定80
4.4程序編制81
4.4.1程序編制說明81
4.4.2程序編制流程及主要變量說明82
4.4.3算例84
4.5本章小結(jié)86
參考文獻(xiàn)87
第5章 索失效的模擬方法研究89
5.1采用預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬張弦結(jié)構(gòu)索失效存在的問題89
5.1.1桿件的彈性應(yīng)變能89
5.1.2剛度變化的影響90
5.2張弦結(jié)構(gòu)拉索的應(yīng)變能和整體剛度推導(dǎo)91
5.2.1基本思路與假定92
5.2.2單元的應(yīng)變能93
5.2.3預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力分析94
5.2.4算例分析100
5.3索失效的顯式動(dòng)力模擬方法101
5.3.1顯式動(dòng)力計(jì)算方法102
5.3.2模擬方法介紹103
5.3.3張弦桁架索失效的顯式動(dòng)力分析過程105
5.3.4影響數(shù)值模擬的若干因素分析108
5.4預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬索失效111
5.4.1預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬索失效的顯式分析111
5.4.2預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬索失效的隱式分析114
5.5本章小結(jié)114
參考文獻(xiàn)115
第6章 撐桿截面和間距對(duì)連續(xù)倒塌的影響117
6.1撐桿失效對(duì)連續(xù)倒塌的影響117
6.1.1撐桿失效對(duì)張弦結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響117
6.1.2彈性連續(xù)梁的受力模式120
6.1.3計(jì)算模型的選擇121
6.1.4撐桿失效的模擬方法122
6.2計(jì)算模型分析123
6.2.1上弦剛度較大的張弦桁架模型123
6.2.2上弦剛度較小的張弦梁模型126
6.2.3撐桿不同截面模型136
6.3參數(shù)對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響145
6.3.1阻尼比對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響146
6.3.2撐桿失效時(shí)間對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響150
6.3.3迭代時(shí)間增量步對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響153
6.4本章小結(jié)156
參考文獻(xiàn)157
第7章 應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)158
7.1應(yīng)力比值法分析動(dòng)力放大系數(shù)158
7.1.1影響動(dòng)力放大系數(shù)的因素158
7.1.2動(dòng)力放大系數(shù)的適用條件162
7.1.3應(yīng)力比值法的定義163
7.1.4動(dòng)力放大系數(shù)的定義164
7.1.5計(jì)算模型和說明165
7.2荷載動(dòng)力放大系數(shù)分析165
7.2.1模型1的動(dòng)力放大系數(shù)分析165
7.2.2模型2的動(dòng)力放大系數(shù)分析169
7.2.3動(dòng)力放大系數(shù)建議取值173
7.3影響動(dòng)力放大系數(shù)的其他參數(shù)174
7.3.1阻尼對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響174
7.3.2失效時(shí)間對(duì)動(dòng)力響應(yīng)影響179
7.3.3材料非線性對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響180
7.4本章小結(jié)182
參考文獻(xiàn)183
第8章 提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施185
8.1加強(qiáng)結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)185
8.2對(duì)結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)187
8.3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中區(qū)域隔斷的設(shè)計(jì)189
8.4加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)191
參考文獻(xiàn)193
第9章 新廣州火車站屋蓋結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析195
9.1工程概況195
9.2結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件分析196
9.2.1概念判斷196
9.2.2敏感性分析198
9.3結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析203
9.3.1角柱失效203
9.3.2編號(hào)SG9索拱受損206
9.3.3長邊中柱失效208
9.4提高屋蓋體系抗連續(xù)倒塌性能的措施208
9.5本章小結(jié)210
參考文獻(xiàn)211
第10章 天津梅江會(huì)展中心抗連續(xù)倒塌性能分析212
10.1工程簡介212
10.2加強(qiáng)縱向聯(lián)系桁架剛度的設(shè)計(jì)方法213
10.2.1關(guān)鍵構(gòu)件的選擇214
10.2.2縱向聯(lián)系桁架剛度對(duì)連續(xù)倒塌的影響217
10.2.3計(jì)算結(jié)論225
10.3利用抗風(fēng)柱承擔(dān)豎向荷載的設(shè)計(jì)方法225
10.4雙索設(shè)計(jì)方法227
10.4.1兩種雙索計(jì)算模型228
10.4.2兩種模型計(jì)算結(jié)果分析與比較229
10.4.3雙索分析結(jié)論232
10.5控制張弦結(jié)構(gòu)發(fā)生延性破壞的設(shè)計(jì)方法232
10.6其他提高張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法237
10.6.1索節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)237
10.6.2施工過程的抗連續(xù)倒塌分析239
10.7檢測數(shù)據(jù)與有限元計(jì)算結(jié)果的分析與比較242
10.7.1測試內(nèi)容、原理及依據(jù)文件242
10.7.2測點(diǎn)布置242
10.7.3應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果244
10.7.4變形監(jiān)測248
10.7.5監(jiān)測結(jié)論248
10.8本章小結(jié)248
參考文獻(xiàn)249
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