复杂空间网壳结构抗震安全评价中力学模型的选择.pdfVIP

第十届全旧现代结构T稃学术研讨会 复杂空间网壳结构抗震安全评价中 力学模型的选择4 王秀丽金恩平吴长 (兰州理工大学土木工程学院 甘肃兰州 730050) 提要：空『日J结构的损伤检测与安全评价已经成为是当前重要的研究课题。空间嗍壳结构的安全评价涉及到结构的安全水准、 损伤识别、力学分析模型、评价方法等环节，是一项非常复杂系统工程。当前，国内外针对空间网壳结构安全评价 方面的研究文献较少，而仅有的研究成果是多在结构安全水准、结构损伤识别和结构评价方法等方面做出初步探讨。 本文从结构抗震角度，以实际工程为背景，分析与论证了力学分析模型对安全评定结构的影响。结果表明：抗震安 全评价的分析模型有别于抗震设计的分析模型，而不同的分析模型对安全评价的结果影响很大；在复杂网壳结构抗 震安全评价中，应选择与建立结构整体分析模型，并合理地确定结构体系的等效刚度、等效阻尼比等参数。 关键词： 网壳结构；力学分析模型；抗震能力；安全评定 一、引言 随着我国国民经济的高速发展和空间结构技术水平的长足进步，大跨度空间网壳结构的社会需求和工 程应用逐年增加，并在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、各类工业厂房等建筑中得 到了广泛的应用…。但是，在大规模发展的同时也应该看到，网格结构具有大跨度、大面积分布、钢材为 主的特点，在环境侵蚀、材料老化、地基不均匀沉降和复杂荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害 因素的耦合作用下，将不可避免地出现结构系统的损伤积累和抗力衰减，从而导致抵抗自然灾害甚至正常 环境作用的能力下降，而且有些构件损伤可能扩展很快，极端情况下易引发灾难性的突发事故。如1992 年深圳国际展览中心4号展厅，因暴雨后屋面积水过多而倒塌；2000年湖南耒阳电厂大型空|日J结构储煤库， 由于使用和环境腐蚀而倒塌；2001年西丰县鹿城市场，因半跨积雪过厚引起局部失稳而倒塌：2003年上海 某钢结构厂房因火灾而整体倒塌； 2008年四川绵阳某大学逸夫楼，在汶川地震中倒塌，等等。因此，对 空间网壳结构的损伤检测与安全评价应是当前及今后重要的研究课题。 空间网壳结构的安全评价是非常复杂的一个系统，它主要涉及到结构安全水准、结构损伤识别、结构 力学分析模型、结构评价方法等环节，其中建立合理的力学分析模型是结构评价是否准确的纽带。当前， 国内外现有安全评价方面的规范及其研究文献多针对既有混凝土结构，关于空间网壳结构方面的较少，而仅 有的或相关的研究文献和成果，则是基于混凝土结构安全评价成果，在结构安全水准、结构损伤识别和结 构评价方法等方面做出初步探讨，如刘晓、罗永峰等‘醐1从构件角度对既有大跨度空间钢结构的安全性评定 方法进行研究。提出了一种实用的既有大跨空间钢结构构件的安全性评价准则，确定了既有结构构件在不 同日标使用期下各类荷载标准值以及荷载与抗力分项系数：骆红云、钟群鹏等|1“综合利用第二水平法和Monte Carlo法，提出了大型在役钢结构在静载和疲劳条件下的概率安全评定方法：韩东颖、周国强等㈤以测试应 力为基准定量，提出了评定含损伤缺陷钻机井架安全承载能力方法；PeterC．Chang和S．ChiLium从构件 Liao等…以钢框架为例证，研究了2D 损伤识别角度，详细介绍了可用于钢结构的无损检测方法：Kuo—Wei 基金项目：国家自然科学基金项目 工业建筑2010增刊 339 第十届全国现代结构工程学术研讨会 Duthinh禾IWilliamP．Fritzm’利用现场检测和非线性数 和3D计算模型对结构抗震能力评估结果的影响；Dat 据库辅助技术相结合的方法，研究了低层钢结构抗风安全能力。为此，本文在借鉴既有文献和研究成果的 基础上，分析与研究不同力学分析模型对复杂空『日J网壳结构抗震安全评价的影响。 二、几种典型的力学分析模型分析 常用的结构力学分析模型主要有层模型和杆