开口索穹顶结构抗倒塌性能及参数影响研究

摘要

开口索穹顶结构是一类新型索穹顶结构，目前其工程应用实例较少，导致结构的抗倒塌性能尚不明确。文中设计了一组大跨度开口索穹顶结构，并对其进行了连续倒塌非线性动力分析，研究不同类型单根索杆破断时结构的抗倒塌能力，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传力杆件；对于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多为结构跨度的1/14左右，最大可达结构跨度的1/11，结构会发生较大范围的局部倒塌；在索结构体系中，单根索破坏会导致个别相邻索在内力重分布过程中应力被放大2～4倍，进而使其应力水平接近索体破断应力，增大连锁破断风险；当结构的初始预应力或开口尺寸增大时，可能会使结构的倒塌面积减小；当屋盖结构的跨度或矢跨比增大时，屋盖结构的倒塌面积也会随之增大；此外，矢跨比对开口索穹顶结构的抗连续倒塌性能有影响显著，随着矢跨比的增大，结构抗倒塌性能会迅速降低。因此，建议开口索穹顶结构采用较小的矢跨比，以增强其抗倒塌能力。

关键词

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