基于弦支穹顶结构抗火反应分析

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1、北京工业大学硕士学位论文弦支穹顶结构抗火反应分析姓名：荣献丽申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张爱林20070501摘要弦支穹顶结构是将张拉整体、索穹顶等柔性结构和单层网壳相结合而形成的一种刚柔结合的新型空间结构体系。比单层网壳具有更高的刚度和稳定性；比双层网壳造型美观，节约空间；比索穹顶的施工过程更加简单和容易控制。弦支穹顶可以更加经济合理、新颖美观她跨越更大的跨度。本文以我校奥运会羽毛球馆弦支穹顶主体结构为原型，利用ANSYS软件，针对超大跨度弦支穹顶结构进行不同情况下抗火反应非线性有限元分析。本文通过模拟预测实际火灾特性，采用有限元弹塑性分析方法对结构进行

2、热一结构耦合计算，模拟了不同温度下结构的破坏状态，从而仿真了弦支穹顶结构的火灾破坏过程，确定了整体结构的抗火极限时间。本文通过针对不同火灾发生位置进行的弦支穹顶结构整体和局部火灾情况下的抗火反应静力分析，显示不同时刻结构的变形云图，比较分析结构构件的内力变化规律、结构构件的变形规律、结构倒塌的原因，根据索的累积退出工作情况得出整体火灾情况下，随着温度的增加，退出工作的主要是环向索，而局部火灾情况下，由于不均匀的变形，退出工作的主要是径向索。本文通过对弦支穹顶结构在不同局部火灾作用下的极限承载力的分析，得出了弦支穹顶结构在大范围的局部火灾作用下是非常不利的。而结构在相对较

3、小范围的火灾作用下，虽然与半跨(大范围的局部火灾)火灾作用下的抗火反应特点相似，但其抗火的承载力却大大增加。本文通过比较分析矢跨比为1／12、1／10、1／8三种情况下弦支穹顶结构的抗火反应得出：矢跨LEl／12时的内力和位移均比矢跨LLI／IO，1／8时明显的增大，虽然矢跨比1／8时的内力和位移相对较小，但由于矢跨比的增大，相应增加撑杆长度时，会影响其自身的构件稳定性，也不会提高抗火极限承载力。而在结构位移相对较小，结构有一定承载力的情况下，当温度达500"(2时结构的突然大变形会导致索的再次参与工作。综上所述，本文针对超大跨度弦支穹顶结构，研究了不同火灾发生位置、不

4、同矢跨比对弦支穹顶结构的抗火反应的影响，得出了一些对弦支穹顶结构防北京工业大学工学硕士学位论文火设计有意义的结论，为弦支穹顶结构的实际应用创造更坚实的基础。关键词：弦支穹顶非线性有限元抗火反应极限承载力ⅡABSTRACTSuspendomeisanew-typehybridspacialstructuresystem，andisputforwardbasingontheconceptofcombiningtensegrityandcabledomewithsingle—layerreticulatedome．Contrastedtothesingle—layerreti

5、culatedome，suspendomehasthecharacteristicofhighrigidity,goodstabilityandlightweight,contrastedtothedouble·layerreticulatedome，ithasthecharacteristicofnovelstructuretype，slinkyfigureandsavingspace，contrastedtothecabledome，ithasthecharacteristicofsimpleworkprogressandeasycont．r01．ItCanspan

6、alargerspaceeconomically'reasonablyandgraciously．ThecomputationalprototypemodelofthispaperisthemajorofBadmintonArenafor2008OlympicGames．ConstructcomputationalmodelunderdifferentconditionsbyANSYSsoftwareandmadenonlinearfiniteelementanalysistosuper-largespansuspendome．Thispapersimulutsthec

7、haracterofrealfireandcarriedthethermal-structuralcoupledcalculationofsuspendomewithelastoplasticitynonlinearfiniteelementmethod．Andsimulatedthelimitstateofstructurlsystemunderdifferenttemperatures，simulatedthelimitprocessofsuspendomeunderfireconditionsandobtaidedthelimitt