大跨钢结构枢纽站房连续性倒塌数值仿真分析

作     者：黄丽 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晖

授予年度：2014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] 

主      题：大跨钢结构站房 ANSYS/LS-DYNA 动力仿真分析 关键构件 等效荷载瞬时卸载法 

摘      要：目前国内外防连续倒塌设计方法的研究主要基于规则框架,对大跨枢纽客站抗连续倒塌的计算方法和影响因素等都缺乏足够的研究基础。且以往学者大多采用静力分析方法,这对于连续倒塌分析的结果有失逼真。本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对某大跨钢结构站房进行连续倒塌动力响应仿真分析,以深入了解大型铁路客站结构的连续倒塌机理。首先运用平均应力比法和能量法对该工程的关键柱子进行了选择;然后运用等效荷载瞬时卸载法对该结构在不同关键柱子及根数失效工况下的缺陷结构进行了动力仿真分析,从而判断结构在每种工况下的倒塌情况;对各工况下结构的上部网壳层和下部高架层的响应分别作了对比;最后参数化分析了材料失效应变、等效荷载失效时间、阻尼比等因素对结构连续性倒塌的影响。在各种工况下结构均没有发生连续倒塌,说明该工程具有很好的冗余度及防止连续倒塌的能力。结构的双根中柱失效对下部高架层的不利影响最大,双根边柱失效对上部网壳层的不利影响最大。参数化研究表明,对于本工程,材料失效应变在弹性极限与塑性极限之间变化对于单根边柱失效的倒塌仿真分析结果影响不大;等效荷载失效时间取为缺陷结构第一阶竖向自振周期的1/10为最合理值;阻尼比在一般钢结构阻尼比取值之间变化对该结构的倒塌性能没有太大影响。