预应力张弦结构抗连续倒塌性能研究内容简介

本书对预应力张弦结构的抗连续倒塌分析方法、抗连续倒塌性能、提高抗连续倒塌能力的措施等进行了系统研究。具体内容包括：根据大跨空间结构的受力特性和荷载特点，提出基于频率灵敏度的对称分组方法来判断大跨空间结构的关键构件；在ANSYS上二次开发出空间结构静力仿真分析程序，为空间结构抗连续倒塌设计提供依据；提出采用预应力等效荷载法模拟张弦结构的拉索失效；给出防止张弦结构发生上弦局部破坏和撑杆连锁破坏的充分条件；提出采用应力比值法研究张弦结构的动力放大系数。结合新广州火车站和天津梅江会展中心张弦结构的抗连续倒塌设计，探讨大跨空间结构抗连续倒塌的设计方法，提出多种张弦结构抗连续倒塌的措施。

前言

第1章绪论

第2章结构重要构件判断方法

第3章基于频率灵敏度的关键构件判断方法研究

第4章考虑初始缺陷的空间结构连续倒塌静力仿真分析

第5章索失效的模拟方法研究

第6章撑杆截面和间距对连续倒塌的影响

第7章应力比值法研究张弦结构的动力放大系数

第8章提高结构抗连续倒塌性能的措施

第9章新广州火车站屋盖结构抗连续倒塌性能分析

第10章天津梅江会展中心抗连续倒塌性能分析 2100433B

结构抗连续倒塌设计是指结构因偶然荷载造成结构局部破坏失效，继而引起失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。

作用

对于某些比较重要的建筑结构，工程师在建筑结构设计时有责任防止结构连续性倒塌的发生，对其进行结构抗连续倒塌设计，保证结构在一定安全可靠度之下具有抵抗连续性倒塌的能力，当偶然荷载造成结构局部破坏时，结构能够通过多种荷载路径内力重分布阻止破坏过大范围的蔓延，尽可能减少人员的伤亡和结构的破坏程度。 2100433B

为减少意外事件下大跨空间结构的倒塌事故，本项目针对应用广泛的斜拉结构，研究其鲁棒性、抗连续倒塌性能和倒塌控制策略。从能量角度出发，结合敏感性分析思想，提出一种构件重要性判断方法；并提出一种空间结构的对称性搜索和判断的方法，利用群论修正求解策略，提高计算效率。在此基础上，结合构件自身的可靠度，进行斜拉结构的鲁棒性研究。利用向量式有限元方法编制斜拉结构连续倒塌数值模拟程序，研究斜拉结构在初始杆件失效后的内力重分布机制与结构连续倒塌机理，并分析合理的初始预应力水平和分布。用折纸型屈曲约束构件代替结构中的关键杆件，提高斜拉结构抗连续倒塌能力；并研究檩条、屋面板对斜拉结构抗连续倒塌能力的作用。为验证连续倒塌数值模拟方法和结果的正确性，进行斜拉结构及利用倒塌控制策略加强后斜拉结构的连续倒塌动力试验研究；在模型试验的基础上，提出相应的设计、施工建议。本项目的完成将对我国大跨空间结构的发展起到重要作用。

预应力张弦梁结构是由刚性上弦、预应力拉索及腹杆连接形成的混合杂交自平衡结构体系，结构受力合理，自重轻，近年来广泛应用于大跨结构屋盖体系中。然而，由于结构中存在预应力，拉索锚固节点铸体材料熔点低，且高温下预应力索体强度退化更为严重等因素，张弦梁结构抗火性能比普通结构钢更差。但是，国内外对于预应力张弦梁结构抗火研究很少，在工程实践中按普通钢结构进行抗火设计，造成极大的安全隐患。本项目通过试验研究、理论分析，从材料、节点、构件、结构层次对预应力张弦梁结构抗火关键技术问题开展了较为的系统研究：1）对1860MPa级钢丝进行了高温热膨胀系数试验研究，揭示了温度对热膨胀系数的影响，建立了高温热膨胀系数拟合公式；2）对1860MPa级钢绞线、1860MPa级预应力钢丝等进行了高温稳态拉伸试验研究，建立屈服强度、极限强度、弹性模量与温度之间的关系模型、以及高温应力-应变本构关系模型，给出了抗火设计强度指标取值；3）对预应力索进行了高温应力损失试验研究，研究了不同温度、不同初始应力下的应力损失规律，提出预应力索高温应力损失理论算法；4）研究提出了5种预应力索体防火保护方法，并通过标准火灾升温试验，对方法有效性、可行性进行了验证；5）对钢绞线-热铸锚锚固节点进行了耐火性能试验研究，建立了锚固节点高温承载力计算公式；6）对预应力张弦梁进行了抗火试验，研究了火灾全过程中索体内力、张弦梁变形、温度分布随时间的变化规律，以及初始预应力水平、荷载比、火灾升温曲线对张弦梁抗火性能的影响，揭示了破坏模式与破坏机理；7）对预应力张弦梁进行了有限元数值参数分析，重点研究了初始预应力比、荷载比、受火条件等因素对张弦梁抗火性能的影响；进而提出了预应力张弦梁抗火安全判定准则、抗火承载力实用计算方法以及防火设计方法。本项目研究结果对预应力张弦梁结构抗火设计具有理论意义和应用价值，对于预应力钢结构抗火研究也具有参考意义。 2100433B