开口索穹顶结构抗倒塌性能及参数影响研究

作     者：张微敬 李鹏伟 李永梅 

作者机构：北京工业大学城市建设学部 

出 版 物：《建筑钢结构进展》 (Progress in Steel Building Structures)

年 卷 期：2024年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51178009) 

主　　题：开口索穹顶 抗倒塌 参数影响 非线性动力分析 开口尺寸 矢跨比 

摘      要：开口索穹顶是一种新型索穹顶，其工程应用较少，抗倒塌性能尚未明确。设计了一组大跨度开口索穹顶结构，进行连续倒塌非线性动力分析，研究不同类型单根索杆破断情况下结构的抗倒塌能力，以及初始预应力、开口大小等参数对索穹顶结构连续倒塌性能的影响。计算结果表明：外环索是开口索穹顶结构抗连续倒塌的关键杆件；不同参数的开口索穹顶结构，单根外环索破断，节点的最大竖向位移大多为结构跨度的1/14左右，最大达到结构跨度的1/11，结构发生较大范围的局部倒塌；单根索破坏会引起个别相邻索在内力重分布过程中的应力放大2～4倍，从而接近索的破断应力；初始预应力或开口尺寸增大，结构的倒塌面积减小；跨度或矢跨比增大，屋盖结构的倒塌面积增大；矢跨比对开口索穹顶结构连续倒塌影响显著，随着矢跨比的增大，结构抗倒塌性能迅速降低。建议开口索穹顶采用小矢跨比，增强其抗倒塌能力。