火灾下大跨度弦支穹顶结构的性能分析
局部火灾下凯威特联方型弦支穹顶结构破坏模式分析
提出了基于材料性能和结构参 数的优化设计方法，提高了该 结构在火灾中的稳定性。
研究不足与展望
01
虽然本文取得了一定的研究成果，但试验和数值模拟仍存在局 限性，未能完全模拟真实火灾环境。
02
在研究过程中，未能对该结构的耐火性能进行系统研究，未来
可进一步探讨其耐火极限和性能评估。
应加强该结构在火灾后的修复和加固技术的研究，以完善其全
能表现尚不明确。
研究该结构的火灾性能对提高结 构安全性和减少火灾损失具有重
要意义。
研究目的和方法
研究目的
分析局部火灾下凯威特联方型弦支穹顶结构的破坏模式，评估其性能，为结构 设计提供参考。
研究方法
采用试验和数值模拟相结合的方法，对局部火灾下凯威特联方型弦支穹顶结构 进行模拟和分析，同时进行对比研究。
日期:
局部火灾下凯威特联方型弦支穹顶 结构破坏汇报模人： 式分析
目 录
• 引言 • 凯威特联方型弦支穹顶结构概述 • 局部火灾下结构破坏模式分析 • 数值模拟与结果分析 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景与意义
火灾是常见的灾害之一，对人类 生命财产安全具有严重威胁。
凯威特联方型弦支穹顶结构是一 种新型空间结构，具有较好的抗 震、抗风性能，但在火灾下的性
对模型进行高温下的力学性能 测试，包括强度、刚度和稳定 性等方面；
分析结构在火灾后的破坏模式 ，提出修复和加固方案；
通过对比研究，评估局部火灾 对凯威特联方型弦支穹顶结构 的影响。
02
凯威特联方型弦支穹顶结构概述
结构特点
01
02
03
空间跨度大
凯威特联方型弦支穹顶结 构通常具有较大的空间跨 度，能够提供宽敞的内部 空间。
弦支穹顶结构抗火极限承载力分析
河南科技上一、引言目前,我国建筑造型的多样化、多功能趋势,使得钢结构有了更大的发展空间。
耐火性能差是钢结构的一个致命缺点,钢材的强度、弹性模量等基本力学性能指标在高温下急剧下降,一旦发生火灾钢结构就有可能发生严重的破坏甚至过早地整体倒塌。
而预应力钢结构对温度更为敏感,对其进行抗火分析显得更加重要。
本文以2008年奥运羽毛球馆弦支穹顶结构[1]为例进行抗火反应非线性有限元分析。
本文的研究内容可分为两大部分,对火的分析和对结构的火反应分析。
二、对火的模拟分析及火灾时构件的力学特性对火的分析采用ISO-834标准温度-时间关系曲线,其简化计算模型为温度随时间呈阶梯状变化;在分段时间内温度相等。
笔者对不同构件的本构关系计算模型取用高温(火灾)下材料性能的试验研究结果。
预应力是索参与工作并改善结构性能的根本保证。
当索内由应力产生的应变大于温度升高产生的膨胀应变时,索参与结构工作0当索内由应力产生的应变小于温度升高产生的膨胀应变时,索发生松弛退出工作1当索内由应力产生的应变等于温度升高产生的膨胀应变时,索为临界状态。
高温下索的弹性模量[2]:E T /E 0=1.003-9.709×10-5T-1.4925×10-6T 2式中,E T 为温度T 下的弹性模量;E S 为室温下的弹性模量。
对于高温徐变的影响,一般在温度超过450℃时才明显。
笔者将高温徐变的影响直接考虑在应力-应变关系曲线中。
高温下钢材的弹性模量[3]:E T S /E S =1-3×10-9T 3+7×10-7T 2-10-4T式中,E T S 为温度T 下的弹性模量;E S 为室温下的弹性模量。
三、计算模型和分析方法1.计算模型。
以2008年奥运会羽毛球馆主体屋盖为计算模型,屋盖最大跨度93m,矢高9.3m,矢跨比1/10。
其结构形式为下部钢筋混凝土框架结构,上部采用复合的凯维特-联方型弦支穹顶结构。
大跨弦支穹顶结构的动力特性分析
拉钢筋的实际应力小很 多 ， 相应 电算结果 的裂缝 宽度必将大 了许 参考 文献 ： 多 。梁跨 中截面配筋电算是 按矩形截面单 筋梁计算 的 ， 浇梁实 ［ ］ Ｇ ０ １ —０ ２ 混凝土结构设计规 范［ ］ 现 １ Ｂ ５０ ０２ ０ ， ｓ． 际均 由楼板形成 Ｔ形梁 ， 框架梁抗 震或非抗 震设计跨 中均 由一定 ［ ］ 靳元峻 ， ２ 都紫 阳． 筋混 凝土 结构裂缝 控 制综述 ［］ 山西建 钢 Ｊ． 数量的上部受压钢筋形 成 双筋粱 。这 样粱 跨 中受 拉钢 筋 的实际 筑，０ ７ ３ （ １ ：３６ ． ２ ０ ，３ １ ）６ —４
１ 分 析模型
文中以国内某大型体 育馆 的钢屋 盖为分析模 型 ， 见图 １ 。该 钢屋盖为 弦支穹顶结 构 ， 结构 在空 间上呈椭 球体 ， 构投 影 的椭 结
圆长轴 １４ ０ Ｉ １ ．８Ｉ， Ｘ 短轴 ７ ．４Ｉ， 构矢高 ２ ．８ｍ。结构上部 网 ６０ Ｉ Ｘ结 １ ０
更好 的了解 弦支穹 顶结 构 的动 力 特性 ， 同时 对上 部 的单 层 网壳 壳为单层网壳 ， 中心部 位的 网格 形式 为凯威特 型 （ ） 外 围部 （ 其 Ｋ８ 、 不考虑索撑体系作用 ） 进行了模态分析 （ 见图 ２ 。 ） 位的 网格形式为联方型 ； 下部 的索 系为 Ｌ ｖ 系 ， ｅｙ索 由环 向索和 径 表 １ 拉索初始预应力 ｋ Ｎ
Ｏ 引言
法 （ｕ ｓａｅ ｔｏ ） 用子空 间迭 代技术 ， 用 自适应 的雅克 比 Ｓｂｐｃ ｈ ｄ使 ｍｅ 采
由于使用 完全 的 ［ 和 ［ ］ 该方 法非 常 的精 确。 同样 的 Ｋ］ Ｍ ， 对结构 物进行 动力反 应计算 ， 般需 首先进 行模 态分 析 ， 一 以 矩 阵 ， 原 因 ， 个 方法 比较 于 Ｒ ｕｅ 法来 说耗 费 的计 算机 资 源 比较 这 ｄ ｄ ｅｃ 确定结构物 自身的动力特性 ， 自振频率 、 阶振型 ； 如 各 模态分析 也
弦支穹顶结构的可靠性分析的开题报告
弦支穹顶结构的可靠性分析的开题报告
一、选题背景
弦支穹顶结构（Cable-stayed dome）是一种新型的建筑结构体系，具有展现设计创新和美学表现力的特点。
该结构体系的主要特点是钢索和主体钢筋混凝土柱之间的高度集成度和非线性、非对称集合力体系，能够适应更宽阔的跨度，使用更少的材料，更加环保、经济的优势。
弦支穹顶结构的性能涉及复杂的载荷层和非线性材料，其结构设计的可靠性在实际工程中具有重要地位。
因此，对弦支穹顶结构的可靠性进行研究，对于推广其在工程中的应用，提高结构的安全性和经济性具有积极意义。
二、研究目的
本次研究旨在全面评价弦支穹顶结构的可靠性，分析其设计和施工过程中可能出现的问题和风险，为该结构的实际应用提供科学参考和支持。
三、研究内容
1、弦支穹顶结构的介绍及其特点分析。
2、弦支穹顶结构的受力性能分析。
3、弦支穹顶结构的可靠性分析方法研究。
4、弦支穹顶结构的可靠性评估指标的建立。
5、基于弦支穹顶结构的实际工程案例分析。
四、研究方法
1、文献资料搜集和综述分析方法。
2、弦支穹顶结构的数值模拟方法和理论研究方法。
3、有限元计算方法和Monte-Carlo方法在弦支穹顶结构可靠性分析中的应用研究。
五、研究意义
本次研究将有助于深入理解弦支穹顶结构在实际应用中具有的可靠性问题和解决方法，促进其在工程中推广和应用。
同时，研究成果也将为建筑设计和安全管控提供更为全面和科学的参考指导。
几个大跨度弦支穹顶结构的比较与分析
几个大跨度弦支穹顶结构的比较与分析汇报内容一、弦支穹顶的结构特点二、结构组成对比与分析三、施工方案对比与分析四、小结一、弦支穹顶的结构特点结构特点弦支穹顶结构又称之为索承网壳结构，是传统的单层或双层网壳结构和索穹顶结构结合的衍生物，它综合了单层网壳和索穹顶结构优良性能于一体，是一个由单层或双层网壳代替索穹顶的上层索网后形成的一种新型杂交结构。
弦支穹顶结构通过下层索系、上层刚性网壳和竖向撑杆共同工作而承受外部荷载，结构通过对下层索系（径向索和环向索）施加预应力而为结构提供足够的竖向刚度，并在结构内形成水平作用自平衡的结构体系。
二、结构组成对比与分析典型工程近几年来国内对弦支穹顶结构进行了比较多的理论分析和试验研究，已经建成的弦支穹顶结构也不少，近几年建成的有：武汉体育中心体育馆(115X135m)、济南奥体中心体育馆（122m)、常州体育会展中心体育馆(120X80m)、北京工业大学体育馆（93m）、三亚体育中心体育馆（76m）、安徽大学体育馆(76.2m）等，我有幸参与了其中四个工程的施工。
这里将对其中体系、外形、施工方法上均有代表性的三个工程的施工技术做一个简要介绍。
安徽大学体育馆钢屋盖平面为边长44m的正六边形，对边距离为76.2m，正六边形柱网外接圆直径为88m，最大挑檐长度6m，屋盖最大高度11.55m；屋盖中央设置边长12m正六边形的采光玻璃天窗。
屋盖上层为箱型构件的正交正放网壳（中间采光顶为凯威特型），下层索系为4道环索、6道径索和撑杆组成，六边形的每边设置6个支座，在采光顶的正六边形周围和结构外沿正六边形周围分别各设置了一圈封闭的三管桁架，外沿的封闭桁架。
以人为本科技为先精工钢构集团JINGGONG STEEL GROUP 安徽大学体育馆斜拉杆斜脊梁撑杆环索以人为本科技为先安徽大学体育馆＋＋单层网壳支承索系与撑杆边缘支撑构件以人为本科技为先常州体育馆体育馆平面为椭圆形，长轴为120米，短轴80米，屋盖矢高23米。
弦支穹顶结构的稳定性分析
建 筑 结 构
2004 年 5 月
弦支穹顶结构的稳定性分析 ＊
陈志华 窦开亮 左晨然
(天津大学建筑工程学院 300072)
[ 提要] 用非线性有限元法编制了稳定分析程序 , 进行了算例分析 、验证 。以跨度 35.4m 、矢高 4.6m 的弦支 穹顶为例 , 用自编的程序和 ANSYS 进行了弦支穹顶的特征值屈曲 、非线性屈曲分析 , 初始缺陷的影响分析和 半跨荷载作用下的结构稳定性分析 。同时 , 还讨论了撑杆长度对弦支穹顶结构稳定性的影响 。 [ 关键词] 弦支穹顶 稳定性分析 屈曲模态 初始缺陷 半跨荷载
A nonlinear finite element program for stability analysis of suspendome is carried out .Some examples are analyzed by the program .The eigenvalue buckling , nonlinear buckling , influence of initial defect and stability features under halfspan load of a suspendome w ith span of 35.4m and rise of 4.6m are analyzed using ANSYS and the compiled program .The influence of strut to the stability of suspendome is also discussed . Keywords :suspendome ;stability analysis ;buckling model ;initial defect ;half-span load
浅谈大跨度钢结构建筑火灾特点和扑救战术运用
河南建材2020年第10期浅谈大跨度钢结构建筑火灾特点和扑救战术运用刘杰安徽省淮南市消防救援支队灭火救援指挥部（232001）摘要:钢结构导热速度快，耐火极限低，一旦发生火灾，火势蔓延快，短时间内会形成大面积火灾。
文章结合当前灭火救援工作情况，浅谈对大跨度钢结构建筑火灾扑救的一些想法。
关键词:大跨度钢结构；火灾特点；扑救战术1大跨度钢结构建筑的定义1.1大跨度钢结构建筑的定义大跨度建筑通常是指单层面积大、跨度大、层间高,没有或缺少实体分隔跨度在60m以上的建筑。
钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。
钢结构建筑是以钢材制作为主的建筑结构。
钢结构具有重量轻、结构性能好、施工速度快等优点,广泛应用于高层、超高层、大跨度大空间建筑和中小型工业、商业、社区、文教卫生等建筑,大部分低层非居住型建筑。
大跨度钢结构建筑跨度在60m以上,以钢材为主建成的用于体育馆等大空间场所的建筑,用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑,在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
这些建筑具有空间跨度大、人员聚集多及陈放货物多的特点,是消防安全重点场所。
1.2大跨度钢结构建筑的结构特点大跨度建筑有采用桁架、钢架、拱架的,也有采用网架、网壳、悬索结构的,在室内空间中立柱支撑较少,显得宽敞亮堂,通风采光也较好。
1.2.1网架结构由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构,其中双层或多层平板型网格结构称为网架结构或网架。
其通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
1.2.2网壳结构曲面形网格结构称为网壳结构。
网壳结构有单层网壳和双层网壳之分。
网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
1.2.3膜结构膜结构也称为织物结构,是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。
它以性能优良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构,使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
地震作用下大跨度弦支穹顶结构的动力稳定分析
ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｄ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｗａ ｓ ｊ ｕ ｄ ｇ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｄ ｄ ｏ ｍｅ ｏ ｆ １ ２ ０ ｍ ｓ ｐ ａ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ， ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ａ ｎ ｄ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ’ ｎ， ａ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ３ ４ ３ ０ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
摘
要 ：根据 Ｂ — Ｒ准则 ，结合结构时程响应 曲线 ，判定弦支穹顶结构 的动力稳定性 ，以跨度为 １ ２ ０ ｍ 的 Ｋ８型弦
支穹顶结构为研究对象，考虑不 同矢跨 比、 不 同预应力大 小和 不同地震波输入等参数 的影 响， 对 比分析 其在 水平、 竖 向和三 向地震作用下极限承载力的不 同及其变化规律 。分析结 果表 明：大跨度弦支穹顶结构为了控制结构位移 的需要 ，需施 加较 大的预 应力，拉索 引入较大预应 力会增大 与其相连 的上部环 向杆件 的应力 ，使环 向杆件在三维 地震作用下更容易进入塑性；随着矢跨 比增大 ，结构临界荷载增大但幅度很小 。 关键词 ：大跨度 ；弦支穹顶；动力稳定 ；地震作用；矢跨 比 中图分类号 ：Ｔ Ｕ３ ｌ ｌ Ｉ ３ ， Ｔ Ｕ３ ９ ３ Ｉ ３ 文献标识码 ：Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ８ ０ ８ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ６
大跨弦支穹顶结构的动力反应分析
大跨弦支穹顶结构的动力反应分析钱曙珊【摘要】采用大型有限元软件ANSYS对大跨弦支穹顶结构的自振特性和地震响应进行了计算分析.考虑了不同初始状态对结构频率分布及振型特征的影响,比较了弦支穹顶结构和单层网壳结构自振特性的差异.计算了多点地震动波速输入下,大跨弦支穹顶结构的动力反应.研究结果表明,行波效应对大跨弦支穹顶结构的地震响应影响显著,特别是当多点输入相位差较大时,结构的内力和位移峰值都会有明显的增大,当场地土土质较软时不能忽略行波时滞的影响;常遇地震输入下,大跨弦支穹顶结构的位移和内力变化都较小,计算中可以不考虑几何和材料的非线性.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2010(043)001【总页数】6页(P26-31)【关键词】弦支穹顶;动力有限元;模态分析;行波效应;时程分析【作者】钱曙珊【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TU359弦支穹顶结构[1]是由单层网壳和弦支体系(张拉结构)组合而成的自平衡体系，它又是异钢种预应力杂交空间结构体系．其中高强预应力拉索的引入使钢材强度的利用更加充分，结构自重因此而降低；通过对索施加预应力，上部单层网壳将产生与荷载作用反向的变形和内力，从而使结构在荷载作用下，上部网壳结构各构件的相对变形小于相应的单层网壳，使其具有更大的变形储备；联系索与梁的撑杆对于单层网壳起到了弹性支撑的作用，可以减小单层网壳杆件的内力，调整体系的内力分布，降低内力幅值；张拉结构部分不仅增强了总体结构的刚度，还大大提高了单层网壳部分的稳定性，因此弦支穹顶结构的跨度可以做得较大；因为刚性的网壳对边界施以(水平向)外推力，而柔性的张拉结构对边界产生(水平向)内拉力，组合起来后二者可以相互抵消部分水平力，所以弦支穹顶结构对边界约束要求较低，适当的优化设计还可以达到在长期荷载作用下，屋顶结构对边界施加的水平反力接近于零．弦支穹顶结构的众多优势，使它具有广阔的应用空间，为此需研究此类工程的抗震性能．由于实际地震动非常复杂，地震动的频谱、幅值和持续时间受到震源、传播途径和局部场地等因素的综合影响，特别是对于大跨结构，更需充分考虑地震动的空间复杂性．本文以目前世界上跨度最大的常州体育馆为例，利用大型有限元软件ANSYS强大的动力分析功能，首先通过模态分析，研究了大跨弦支穹顶结构的自振特性；进而考虑行波效应的影响，对其进行了地震动时程分析，探讨了此类结构的地震反应规律，揭示了行波效应对此类结构的影响机理．常州体育馆的钢屋盖为弦支穹顶结构，如图1所示．它在空间上呈椭球体，结构投影的椭圆长轴长为114.08 m，短轴长为76.04 m，结构矢高21.08 m．结构上部网壳为单层网壳，其中心部位的网格形式为凯威特型(K8)、外围部位的网格形式为联方型，结构分析假定边界采用固定铰支承约束；下部的索系为Levy索系，由环向索和径向索构成，共设8道环索，其中径向索共计308根，环向索(分段计算)155根．在ANSYS中，选用LINK8单元模拟上弦径向杆、环向杆和竖向撑杆；选用具有单向受力特性的LINK10 单元模拟径向索和环索．这两种单元均包含应力刚化和大位移的能力，可以进行非线性计算．结构杆件截面选取如下．上部网壳圆钢管(Q345)尺寸规格为：1～7圈环向杆件选用φ351 mm×10，8～11圈环向杆件选用φ351 mm×12；1～5圈间径向杆件选用φ245 mm×8，5～8圈间径向杆件选用φ245 mm×10，8～11圈间径向杆件选用φ245 mm×12；竖向撑杆均选用φ121 mm×8圆钢管；拉索(环索和径索)的1～5圈和6～8圈分别采用φ50 mm和φ70 mm钢绞线，弹性模量为180 GPa．本文采用ANSYS软件研究了常州体育馆大跨弦支穹顶结构的自振特性．选择子空间迭代法进行模态分析．对弦支穹顶这种特殊的大跨结构，需首先通过拉索对结构施加初始预应力，使结构在重力和预应力共同作用下达到平衡，保证结构达到预想的几何形态．考虑了施加预应力引起的大变形效应对结构自振特性的影响．首先加入预应力和边界条件进行静力分析，然后对预应力结构体系进行模态分析．拉索初始预应力见表1．值得注意的是在后续模态计算中需采用ANSYS求解器中的分块求解算法．为更好地了解弦支穹顶结构的动力特性，同时对上部的单层网壳(不考虑索撑体系作用)进行了模态分析．经过数值计算，对于本文中的模型而言，单层网壳和弦支穹顶的自振频率如表2所示．其中弦支穹顶1、弦支穹顶2分别对应不考虑大变形效应和考虑大变形效应的结果．从表2可以看出，不考虑大变形效应和考虑大变形效应的计算结果比较接近，考虑初始状态大变形效应的结构频率略高．事实上，试验[2-5]与理论计算都表明，该弦支穹顶结构在荷载作用下，节点处的最大应力仅为材料屈服强度的15%，材料应变和结构变形都较小．实际模态分析可以忽略大变形影响.图2～图9给出了弦支穹顶1的前8阶振型图.从振型图可以看出，与单层网壳类似，跨中部分竖向刚度相对较弱；当以水平振动为主时，须注意下层拉索会出现较大位移．采用时程分析法，选用El Centro波来定量分析弦支穹顶结构的动力响应，针对结构的大跨度特性，考虑了行波效应[6]．利用ANSYS软件进行地震响应分析[7-8]．由于实际地震观测中记录的一般是加速度，还不能获取完全真实的位移时程；用大质量法进行行波分析在理论上已经比较成熟，故用这种方法进行行波效应分析．采用Newmark-beta积分算法，计算时间步长由结构的自振频率来决定，研究发现，时间步长一般应小于模型自振周期T的1/10，在此取Δt=T/20．这样可以获得有足够精度的结果．地震波在基岩中的传播速度为2,000～2,500,m/s，在软土层传播速度为50～250,m/s．考虑地震波传播速度的各种可能性，取视波速为100～2,600,m/s．本文计算选取地震波速vs分别为200,m/s、500,m/s、1,000,m/s和10,000,m/s 4种情况，由于分析模型的最大跨度接近120,m，所以地震波在基底传播中的相位差约为0.01～0.6,s．计算所使用的地震波为E1 Centro波．由于该工程的设防烈度为7度，所在场地为二类，按规范要求需对地震波进行调幅．常遇地震和罕遇地震验算的加速度峰值分别取35,cm/s2和220,cm/s2．由于大震时结构可能会出现拉索松弛及局部构件的塑性屈服，分析中需考虑几何及材料非线性，这超出了本文的研究范围．本文仅考虑常遇地震情况下结构的地震反应计算．对于地震动单向输入的情况(沿结构椭圆平面的短轴方向)，首先直接对上部结构输入加速度，计算结构在一致激励下的地震响应．结果表明：常遇地震情况下，结构位移很小，同初始状态相比，拉索应力及上部网壳杆件内力变化幅度不大．考虑不同地震动波速[9-10]对地震响应的影响，当波速取10,000,m/s时，如图10和图11所示，顶点位移及拉索内力与一致输入时(两种不同的计算方法)基本一致．计算中取支座处大质量值为1012,kg，能够保证结果的稳定．图12和图13分别给出了结构模型中两典型节点随波速变化的位移时程，可以看出波速对地震响应有非常显著的影响：当场地土质较软、波速较小时，若考虑行波效应，位移响应计算结果会明显放大．随着波速增大，逐渐接近一致输入情况．波速取1,000,m/s时，位移幅值和一致输入差异不大．图14和图16给出了结构模型中第4、第6和第8道环索中典型单元的应力时程．可以看出：常遇地震下，索中应力变化不大，同位移反应相似，波速对环索应力影响显著；波速取为200,m/s时，若考虑行波效应，环索应力会明显增大；而随着波速增大，应力振荡幅度逐渐减小；波速取1,000,m/s时，应力结果接近一致输入情况．图17和图18给出了弦支穹顶下部典型环向杆件的应力时程，其中459号单元在预应力施加后的轴向压力最大，而1821号单元施加预应力后轴向受拉．地震响应过程中，随着整体结构的往复运动，杆件内力拉压状态会发生变化．同拉索内力相似，行波效应对杆件内力影响很大：波速较小时内力峰值甚至会相差数倍．值得注意的是：无论位移还是结构单元应力，考虑行波效应时，随着波速降低，反应的振荡频度减弱，振荡幅值增大. 这可能与本工程自身结构的动力特性有关，并不足以成为一般规律．在某种情况下，考虑多点输入时结构内力可能会减小．(1)同单层网壳类似，弦支穹顶结构振动频率分布较密，两者的振动模态没有显著的差别，前几阶振型以竖向振动为主；一般来说，弦支穹顶振型频率要高于单层网壳；考虑初始大变形的影响使得结构的各阶振动频率略微增大．(2)行波效应对大跨弦支穹顶结构的地震响应影响显著，特别是多点输入相位差较大时，结构的内力和位移峰值都会有明显的增大．当场地土土质较软时，不能忽略行波时滞的影响．(3)常遇地震输入下，大跨弦支穹顶结构的位移和内力变化都较小，计算中可以不考虑几何和材料的非线性．(4)对大跨结构多点输入计算，本文仅考虑了行波效应这一简单因素，而实际地震动中的部分相干及局部场地效应对结构动力响应的影响还有待进一步研究．本文仅考虑了地震波的单向输入，为提高抗震的可靠度，对大跨结构有必要进行多维地震输入响应的计算分析．［1］尹越，韩庆华，谢礼立，等. 一种新型杂交空间网格结构——弦支穹顶[J].工程力学，2001，1(增)：772-776.Yin Yue，Han Qinghua，Xie Lili，et al. A new style of space grid structure：Suspend-dome [J]. Engineering Mechanics，2001，1(Suppl)：772-776(in Chinese).［2］李禄. 基于张拉整体理论的弦支穹顶结构的理论和试验分析[D]. 天津：天津大学建筑工程学院，2000.Li Lu. Suspend-Dome Structure Theory and Experimental Analysis Based on the Tensegrity Theory[D]. Tianjin：School of Civil Engineering，Tianjin University，2000(in Chinese).［3］ Kawaguchi Mamoru，Abe Masaru，Tatemichi Ikuo. Design，tests and realization of suspend-dome system[J]. Journal of IASS，1999，40(131)：179-192.［4］ Kawaguchi Mamoru，Abe Masaru，Tatsuo Hatato，et al. Structural tests on a full-size suspend-dome structure [C]//Proceedings of IASS Symposium. Atlanta，1994： 383-392.［5］ Kawaguchi Mamoru，Tatemichi Ikuo，Chen Pei Shan. Optimum shapes of a cable dome structure[J]. Engineering Structures，1999，21(8)：719-725.［6］ Loh C H，Ku B D. An efficient analysis of structural response formulti-support seismic excitation [J]. 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弦支穹顶简介及分析技术要点
弦支穹顶简介及分析技术要点一、弦支穹顶简介：弦支穹顶结构是将张拉整体、索穹顶等柔性结构的概念和单层网壳相结合而形成的一种新型的空间结构体系。
与单层网壳相比其具有结构刚度大、稳定性高、重量轻等特点，与双层网壳相比，其具有结构形式新颖，造型美观，节约空间等特点。
弦支穹顶可以更加经济合理、新颖美观地跨越更大的跨度。
弦支穹顶结构体系图二、预应力钢结构的特点预应力钢结构相对于普通钢结构具有以下特点：1．预应力钢结构能充分利用材料的弹性强度潜力以提高承载力。
2．预应力能改善结构的受力状态，实现力的转移、变性和重分布，节约钢材。
优秀的结构体系可分别在预应力荷载及普通荷载下，在结构的同一杆件或同一截面内，产生符号不同、力度相近的内力。
3．预应力钢结构能提高结构刚度和稳定性，调整其动力性能。
4．预应力钢结构可以改变结构的受力状态, 满足设计人员所要求的结构刚度、内力分布和位移控制。
5．采用预应力技术后,可构成一种全新的空间结构, 其结构的用钢指标比原结构或一般结构可大幅度降低, 具有明显的技术经济效益。
三、SAP2000非线性分析技术要点：预应力钢结构具有变形较大、几何非线性明显、预应力需多次加载等特点，需采用SAP2000程序进行非线性分析，主要技术要点如下：1、工况设置：首先进行自重状态结构非线性分析；其次进行预应力工况非线性分析，初始刚度取自重工况的末端刚度；预应力工况的末端刚度作为以后恒载活载风载地震等所有分析的初始刚度。
2、非线性分析的参数设置：荷载步的设置中起决定作用的是最小保存步数，可将总步数、最大空步数、最小保存步数、最大保存步数四个参数取统一数值。
查看全过程分析的破环荷载可按曲线上刚度退化点对应的基地反力除以单倍荷载标准值加自重引起的反力数值。
3、非线性阶段施工模拟：对于弦支穹顶部分可按非线性施工模拟工况进行计算，主要目的是考察单层网壳部分在自重下的强度及稳定性。
非线性阶段模拟施工分析需预先将结构按施工顺序分组，阶段定义中根据需要分成若干阶段，其中时间只和徐变及预应力松弛有关；阶段数据中分两步：添加结构和添加荷载。
火灾分析之大跨度钢结构的特点分析
火灾分析之大跨度钢结构的特点分析一、大跨度钢结构特点(一)典型的大跨度钢结构建筑首推2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”，其建筑面积高达25.8万平方米。
因其宽度大、空间大、承重力强的特点，多用于大型体育场馆、机场候机楼、大型企业车间、仓库、大商场以及高层建筑等等。
(二)多数采用大跨度钢结构的商场、车间，其屋面、吊顶、隔断及其他装饰材料都是非承重构件，多属可燃材料。
商场里密集摆放商品，规模较大的商场又集销售、储存、办公于一体;厂房车间内不仅安装了生产设备，还堆放大量原材料、半成品、成品，一定程度上增加了火灾荷载。
(三)大跨度钢结构建筑主料是钢材，钢材虽属于不燃材料，但其耐火性能较差，而建筑所用的钢构件材质又单一，导热系数却是混凝土的40倍以上，所以火灾一旦发生，钢构件升温非常快。
那么随着温度的上升或者骤降，其材质结构强度也会有很大变化，变形后的钢结构几乎无法修复使用。
我国的大跨度钢结构场馆、商场和厂房一般都经过防火处理，受热影响也会降低，但是大多数钢结构均无保护层，火灾情况下直接受热，结构强度迅速下降。
比如一场大火中，当温度高达500度时，钢结构强度就下降到一半的水平，火灾扑灭后，温度降下来时，钢材的冲击韧度降低，材质变脆。
(四)目前我国的大跨度钢结构建筑多数设计并建有比较规范的固定消防设施，多数能够实现消防自动化。
但是由于钢结构的受热特点，一旦发生火灾，火势蔓延速度会很快继而导致建筑物坍塌，造成固定消防设施损毁或失灵。
二、大跨度钢结构火灾特点(一)结构本身缺陷首先，钢结构在火灾情况下强度变化较大，温度超过200℃时强度开始减弱，温度350℃时，钢结构强度下降三分之一，温度达到500℃时，钢结构强度下降一半，温度达到600℃时，钢结构强度下降三分之二，当温度超过700℃时，钢结构强度则几乎减少殆尽。
据统计，火灾中钢结构建筑在燃烧15分钟到20分钟左右，就有可能发生倒塌。
其次，钢结构是典型的热胀冷缩特性，高温受热后急剧变形，很短的时间内承载能力和支撑力都将下降，但当遇到水流冲击，如灭火或是防御冷却时，钢结构会急剧收缩，转瞬间即形成收缩拉力，继而使建筑结构的整体稳定性破话，造成坍塌。
弦支穹顶结构设计分析_彭添
5! 工程概况 三亚市中等职业技术学校二 三亚市体育中心 ! 期场馆 " 位于海南 省 三 亚 市 # 西 临 师 部 农 场 路# 南接 金鸡岭路 # 东靠东岸北路 # 北侧为技术学院一期工程 由体育馆 & 体育场 & 游泳馆三部分组成 # 是三亚 用地 # 市及职业学校新校区的标志性建筑群 % 体育馆总建
筑场地周围为 E 类地貌 " 结构的 风振系 数取为 0 3# 由于屋盖结构体型 相 对 复 杂 " 要获取准确的结构风 压分布需要进行风洞试验 # 8 7 9! 地震作用 三亚市抗震设防烈度为 1 度 ( ! " 地震分组 / / 3 : 为第一组 " 场地类别为 # 类 # 8 7 :! 温度作用 使用阶段温差取 U. 3 V# 9 ! 弦支穹顶结构初始态计算 由于 结 构 形 式 的 特 点 " 初始预张力对弦支穹顶 的内力和初始变形 影 响 较 大 " 如何合理确定初始预 张力是索 结 构 设 计 中 的 关 键 环 节 # 本 结 构 在 分 析 时" 综合考虑以下因素 & ! 在各可能工况下 " 索应保持拉力 " 并有一定安 0 全储备 " 且不超过规定的应力比 # ! 过小的预张力可能使索在某些荷载组合下退 . 出工作 " 处于松弛状态 #
! 2 % ) * ! , )’ ? 7 #( * ( # ’ 9 & A #, (8" #& B( 8 " , 8 $( " ) * + " * ) #+ & A & ( # 9& B" 7 #( , ’ $ # C $ 8 # ) # 9: ) , 9( 7 # $ $8 ’ 9" 7 # @ = @ @ @ : = " " 7 #$ & 8 9 , ’ # 7 8 < , & )& B " 7 #( * ( # ’ 9 & A # ) # ( " ) # ( ( # 9+ 8 D $ # C ( " ) * " ( ( " # A -E 8 ( # 9& ’" 7 #9 # ( , ’& B8: A ’ 8 ( , * A) & & B :D @ @ = : = " " " 7 8 (D # # ’ , ’ < # ( " , 8 " # 9 , ’" 7 , (@ 8 # ) , ’ + $ * 9 , ’ 7 # , ’ , " , 8 $ ( " 8 " #8 ’ 8 $ ( , ( $ & 8 9( " 8 " #8 ’ 8 $ ( , ( 8 (F # $ $ 8 (( # , ( A , +8 + " , & ’ : @ :" = = " 8 ’ 8 $ ( , ( -? 7 #@ ) & + # ( (& B " 7 #9 # ( , ’& B " 7 #( * ( # ’ 9 & A #7 8 (D # # ’8 ’ 8 $ G # 9 8 ’ 9" 7 #< 8 $ * # (& B@ ) # ( " ) # ( ( , ’" 7 #+ 8 D $ # ( = : @ = F # ) #9 # ( , ’ # 9 -? 7 #) # ( * $ " (, ’ 9 , + 8 " #" 7 8 "" 7 , (B & ) A& B( * ( # ’ 9 & A #7 8 (: & & 9$ & 8 9 , ’ # ) B & ) A 8 ’ + #8 ’ 9# + & ’ & A , + : @ :@ " # B B , + , # ’ + 8 ’ 9+ 8 ’A # # " " 7 #) # * , ) # A # ’ " (& B " 7 #A & 9 # $ $ , ’ B 8 ’8 ) + 7 , " # + " * ) # = H :& ’ $ $ $ 3 . $ 4’ * %( * ( # ’ 9 & A #, ’ , " , 8 $ ( " 8 " #$ & 8 9( " 8 " #( # , ( A , +8 + " , & ’ @
基于大空间空气升温模型的弦支穹顶结构抗火反应非线性有限元分析_张爱林
&\% ’ & 单元 " !\% % & 单元 " $\% % " 单元 " %\% & $ 单元 " U\$ ’ N 单元 " N\$ " ! 单元 " O\& ! # & 单元 图 $! 大空间空气升温模型
: > :! 火灾时构件的力学特性 火灾下钢材的热物理性能如 ’ 热膨胀系数 # 比热 容# 导热系数 # 密度 # 泊松比等参数基本上随温度的 升高变化不 大 & 但 其 热 力 学 性 能’ 弹 性 模 量# 应力G 应变关系随温度的升高有很大的变化 ! 索的热力学 性能随温度的升高也发生变化 ! 高温下索的弹性模量 ’
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&\ 空气标准升温 " !\ 构件标准升温 图 !! 标准升温曲线模型
-距 火 源 中 心 水 平 距 离 2 的 温 度 ! -无量纲 ) " 衰减系数 ( - 时间 & " / !#- 火源 中 心 点 至 火 源 最 外 边 缘 距 ! !离& 当 2* 6& !时& -a&" 系数 " !’ - 火灾发生前的环境 温度 & 一 般取 B>( ") ! " k! 经分 析 发 现 ’ 影响高大空间建筑火灾空气升温 的主要因 素 有 ’ 火源释热率( 功 率) 最 大 值# 建筑面 积# 建筑高度 # 距火源距离 ! : > 8 > :! 高大空间建 筑 升 温 模 型 与 传 统 升 温 曲 线 模 型的比较 标 准 升 温 曲 线 模 型 只 适 用 于 较 小 空 间 的 结 构& 且各构件升温过程是一致的 ! 如果用于大空间结构 会严重偏离其真实的受火情况 ! 高大空间空气升温 模型是经过对真实 火 灾 场 景 进 行 模 拟 & 最终回归出 N ’
弦支穹顶结构稳定性分析的开题报告
弦支穹顶结构稳定性分析的开题报告
一、选题背景
弦支穹顶结构是一种常见的大跨度建筑结构形式，具有独特的美学
效果和经济性能。
但在实际工程应用中，结构的稳定性问题一直是影响
其安全可靠性的主要因素之一。
因此，对弦支穹顶结构的稳定性进行深
入研究，能够有效提高其设计质量和使用性能，具有重要的理论和实用
意义。
二、研究目的
本文旨在通过对弦支穹顶结构稳定性的分析与研究，探究影响弦支
穹顶结构稳定性的关键因素及其解决方案，并为工程实践提供有参考价
值的设计方法和安全措施。
三、研究内容
1. 弦支穹顶结构的基本原理及构造形式分析；
2. 弦支穹顶结构稳定性分析的基本理论知识概述；
3. 影响弦支穹顶结构稳定性的因素分析，包括材料的选择、支座的
设置、初始应力的大小等；
4. 结构稳定性分析的数学模型建立；
5. 基于数学模型的稳定性计算与分析，包括结构的临界荷载、变形
及位移等；
6. 针对结构稳定性存在的问题，提出相应的解决方案及优化方法；
7. 对研究结果进行全面总结和展望。
四、研究方法
本文主要采用理论分析和数值计算相结合的方法，以Mathematica、ANSYS 等软件为工具，对弦支穹顶结构的稳定性进行全面而深入的研究。
五、研究意义与创新点
本研究旨在从理论和实践角度出发，全面深入分析弦支穹顶结构的稳定性问题，为该类结构的设计、施工和使用提供有参考价值的理论依据和实用性方法。
创新点：本文通过采用数值计算方法对结构稳定性进行精确计算，可以提高研究结果的准确性和可靠性；同时，对影响结构稳定性的关键因素进行深入探讨，为解决该类结构的稳定性问题提供了新的思路和方法。
浅析大跨度大空间建筑火灾事故对策
浅析大跨度大空间建筑火灾事故对策作者：叶光荣来源：《科技创新导报》2011年第18期摘要:随着社会经济迅猛发展.大跨度、大空间建筑越来越多。
然而.跨度越大、空间越高的建筑所具有的火灾危险性越大.一旦发生火灾.扑救难度也就越大.造成的人员伤亡和经济损失也随之增大.也为灭火救援工作带来了更大的挑战。
本文阐述了大跨度大空间建筑物的火灾特点.论述了大跨度、大空间建筑物火灾事故的处理程序、对策、方法及行动要求、注意事项等。
关键词:大跨度大空间建筑火灾特点扑救方法中图分类号:TU892 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(c)-0028-01近年来,随着社会经济迅猛发展,企业生产、仓储用房、大型批发市场、物流业、大型的综合商场和超市、体育场馆、影剧院、展览馆等大跨度、大空间建筑越来越多。
由于建筑结构上的特殊性和使用方面的需要,且因钢结构具有重量轻、结构性能好、建筑制作程度高、施工速度快等优点,故上述各类建筑中大多采用钢结构建造。
然而因钢材虽然本质为非燃烧材料,但其本身耐火性能较差,在火灾高温作用下,其力学性能如屈服强度、弹性模量等会明显降低, 加上这些建筑具有人员流动性大抑或人员密集、储存物质多以及内部通道错综复杂等特点,一旦发生火灾,极易造成重大损失和群死群伤恶性事故。
因此,大跨度、大空间钢结构建筑的火灾灭火技术已成为当前消防部队面临的一大难题。
下面笔者就结合大跨度、大空间建筑的火灾特点和扑救方法谈一些粗浅的看法。
1 大跨度大空间建筑的特点大跨度、大空间建筑是指单层面积大、跨度大、层间高,没有或缺少实体分隔所形成的建筑。
一般跨度在60米以上的建筑,主要采用钢材为主要材料,其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。
企业生产、仓储用房、大型批发市场、大型的综合商场和超市、体育场馆、影剧院、展览馆、汽车站等等都属于大跨度、大空间建筑。
大跨度大空间建筑火灾特点及扑救对策（一）
大跨度大空间建筑火灾特点及扑救对策（一）
大跨度大空间建筑火灾特点及扑救对策(一)
随着社会经济迅猛发展，企业生产、仓储用房、大型批发市场、物流业、综合商场、体育场馆、影剧院、展览馆等大空间建筑越来越多，这些建筑具有人员流动性大，储存可燃物质多，内部通道错综复杂等特点，一旦发生火灾，极易造成国家财产的重大损失和群死群伤恶性事故。
近年来，我国各地相继发生大跨度、大空间火灾，给国家和企业造成了较大的财产损失。
下面就大跨度、大空间厂房的火灾特点和扑救对策谈一些粗浅的看法。
一、大跨度、大空间建筑的定义。
大跨度、大空间建筑是指单层面积大、跨度大、层间高，没有或缺少实体分隔所形成的建筑。
一般跨度在60米以上的建筑，主要采用钢为主要材料，其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。
二、大跨度、大空间厂房的火灾特点。
（一）大跨度、大空间厂房的钢结构部分在高温下极易变形，导致建筑物局部倒塌。
火灾中，当温度升至350摄氏度、500摄氏度、600摄氏度时，钢结构的强度分别下降1/3、1/2、2/3。
在全负荷情况下，钢结构失稳的临界温度为500摄氏度。
此外，钢构件极易受高温作用后，钢结构冷热聚变，受热膨胀，遇冷水后会急剧收缩，而且火灾时，某一部分变形受损会破坏整个构件的整体受力平衡，所以钢结构建筑，尤其是大跨度厂房发生火灾时，钢构件极易受高温作用后较短时间内。
大跨度建筑火灾事故分析报告
大跨度建筑火灾事故分析报告概述：随着城市化进程的推进，越来越多的大跨度建筑如商场、剧院、体育馆等正在迅速兴起。
然而，由于其设计特点和复杂性，这些大型建筑面临着火灾风险。
本文将对大跨度建筑火灾事故进行深入分析，并提出相应的预防措施和处理方法。
一、火灾原因分析1. 材料选择问题大跨度建筑使用了很多新型材料，这些材料在消防性能上与传统材料存在差异。
有些新型材料具有较高的燃烧速率和毒性排放，容易导致火势蔓延迅速，并对人员造成威胁。
2. 电气设备和线路问题大跨度建筑常常依靠复杂的电气系统提供运营需求，电器设备失效或维护不及时可能引发火灾。
此外，在设计中没有合理划分回路或者线路负载过大也会增加火灾发生的概率。
3. 施工质量问题在大跨度建筑的施工过程中，如果没有严格按照规范操作，容易在结构或电气连接上引入安全隐患。
如焊接缺陷、电缆接头松动等问题，都有可能导致火灾事故发生。
二、火灾扩散与蔓延分析1. 空调系统对火势蔓延的影响大跨度建筑往往配备有复杂的空调系统以保持室内舒适温度和通风。
然而，在火灾情况下，空调系统可能成为火势传播的重要通道。
通过设定合理的防火区域和添加自动关闭功能能有效遏制火势蔓延。
2. 排烟系统的作用大跨度建筑应配备高效排烟系统，及时将大量浓烟排出室外，并为人员撤离提供清晰可见的路线。
良好设计和日常维护是确保排烟系统正常运行并预防火势蔓延至关重要。
三、人员疏散与救援措施1. 安全出口设计大跨度建筑地形复杂、人流密集，因此必须设置足够数量且合理分布的安全出口。
安全出口应满足防火门标准，便于人员快速撤离。
2. 布局考虑大跨度建筑设计时需要充分考虑到人员疏散路径，避免过于复杂的内部结构、细长的走廊和难以辨认的楼梯间等因素对人员逃生造成影响。
3. 消防设施配置大跨度建筑需配备先进的自动火灾报警系统、消防用水系统、灭火器等常规消防设施并定期检查维护，确保其正常运行状态。
四、建议与预防措施1. 加强监管加强对大跨度建筑项目的审批和监督管理，确保建筑物设计符合相关消防标准，并严格执行材料选择标准。
大跨度建筑火灾案例分析报告
大跨度建筑火灾案例分析报告背景介绍:大跨度建筑是现代城市中常见的高层建筑类型，其设计和施工涉及许多复杂因素。
然而，由于其特殊的结构和使用需求，大跨度建筑面临着较高的火灾风险。
本篇报告将通过对一起实际发生的大跨度建筑火灾案例进行分析，以期总结出有效的防范措施并提供相关经验教训。
案例描述:2019年某城市发生了一起大跨度商业办公楼火灾事故。
该建筑为30层高、面积达5万平方米的超高层建筑。
据初步调查，起火点位于14楼云计算中心，疏散通道被浓烟覆盖造成人员无法顺利撤离。
最终，共有10人遇难，30余人受伤。
问题分析:1. 设计缺陷: 在该案例中，初步调查显示该大跨度建筑存在设计缺陷。
例如，在疏散通道位置选择上未充分考虑从火灾扩散角度引发密排应急疏散难题。
2. 消防系统缺陷: 火灾发生时，自动喷水系统未能及时启动工作，导致火势迅速蔓延。
此外，疏散通道的烟雾检测探测器也没有正常工作。
3. 安全培训不足: 针对大跨度建筑职员和用户的火灾逃生演练和安全培训存在不足，导致火警发生后人员无法有效按计划逃离。
解决方案:1. 设计阶段应加强火灾安全规划：在设计初期就要充分考虑到火灾风险，并合理布置疏散通道、避难所等设施，确保人员有足够的时间和空间逃离事故现场。
2. 强化消防设备与系统：确保自动喷水系统、疏散通道压力控制装置、烟雾检测器等设备处于良好运行状态，并定期进行维护保养和测试。
同时，引入先进技术如智能感温报警器、红外摄像监控等提高实时监测效果。
3. 加强安全培训：为大跨度建筑的职员和用户提供必要的火灾逃生培训，教授如何正确使用应急疏散设备和熟悉逃生路线图。
定期组织火灾演习，并及时总结经验。
改进策略:1. 加强设计团队协作：在大跨度建筑项目中，设计团队的沟通合作非常重要。
建议引入消防专家参与初步设计过程，以确保从早期进行全面、系统的火灾风险评估。
2. 引入先进技术：将现代科技手段融入建筑设计与监测中，例如利用AI智能化检测系统来实时监测火源和烟雾扩散情况，这样可以极大地增加火灾发生前对危险信号的感知与警示。
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文献［］ ［］ ４ 与 ５ 的试 验 数 据 对 比情 况 ， 图 １ 示 。 见 所
弦 支 穹 顶 结 构 是 通 过 在 单 层 网壳 的下 部 设 置 竖 向 撑 杆 、 向 拉 索 和 环 向 拉 索 形 成 的一 种 具 有 较 强 跨 越 能 力 径 的 弦 支 结 构 。 由 于 撑 杆 和 拉 索 的 设 置 ， 部 单 层 网壳 的 上
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消防 淫埝磺 究
火 灾 下 大 跨 度 弦 支 穹 顶 结 构 的性 能分 析
宗 钟凌 ， 永福 何 ，李世 歌
（ ． 海 工学 院 土木 工程 学 院 ， 苏 连 云港 ２ ２ ０ ； １淮 江 ２ ０ ５ ２ 连云 港 市建 筑设 计研 究 院有 限责任 公 司 ， 苏 连 云 港 ２ ２ ０ ） ． 江 ２ ０ ０
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的 中 ， 区 域 ； 灾 下 引起 弦 支 穹顶 结 构 产 生 较 大 变形 的 主 要 原 １ ２ 火
支 座 的水 平 推 力 。 由于 弦 支 穹 顶 结 构 具 有 很 好 的 空 间 力 学性能 ， 很多大型公共建筑 中得到了应用 。 在 众 所 周 知 ， 支 穹 顶 结 构 使 用 的 结 构 材 料 主 要 是 钢 弦
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摘 要 ： 于 实用 大 空 间 火 灾 空 气 升 温 经 验 公 式及 预 应 力 基
小 。关 于 普 通 钢 材 的 高 温力 学 性 能 ， ＥＣ ０ ：２ ０ ｛ Ｃ Ｓ ２ ０ ０ ６ 建 筑 钢 结 构 防火 技 术 规 范 》 明 确 规 定 。 有 由 于预 应 力 拉 索 的 制 作 工 艺 不 同 于 普 通 钢 材 ， 在 其 高 温 下 的力 学 性 能 与 普 通 钢 材 有 些 不 同 。 为 了解 预 应 力 拉 索 在 高 温 下 的 力 学 性 能 ， 内 学 者 针 对 工 程 中常 用 的 国 预应 力 拉 索 、 应 力 钢 绞 线 （ ８ ０级 ） 行 了 高 温 力 学 性 预 １６ 进
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研 究 大跨 度 弦 支 穹顶 结 构 的抗 火 性 能 。笔 者 首 先 基 于 对
钢 结 构 材 料 高 温 力 学 模 型 ， 用 考 虑 时 间积 分 效 应 的 非 线性 有 采
限 元 数 值 分 析 法 ， 立 了 用 于 大跨 度 弦 支 穹 顶 结 构 抗 火 性 能 分 建 析的数值模 型。通过对大跨度 弦支穹顶结构 的抗 火分析 ， 究 研
结 构 的 温 度 场 分 布 、 移 和 应 力 特 征 以及 支 座 约 束 条 件 对 结 构 位
能试 验 研 究 。文 献 ［ ］ 用 不 同温 度 下 的 恒 温 加 载 模 式 ， ４采 针对 ３ ６根 试 件 进 行 了 试 验 研 究 ； 献 ［ ］ 样 采 用 恒 温 文 ５同
加 载 模 式 ， ２ 、 ０ 、 ０ 、 ０ ４ ０ ５ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ℃ 在 Ｏ １ ０ ２ ０ ３ ０、 ０ 、 ０ 、 ５ 、 ０ 、 ０ 共 ９个 温 度 点 上 ， ２ 对 ７根 试 件 进 行 了 力 学 性 能 试 验 。
抗 火 计 算 结 果 ， 究 结 构 的温 度 场 分 布 、 移 和 应 力 特 征 研 位 以 及 支 座 约 束 条 件 对 抗 火 性 能 的 影 响 ， 析 引 起 结 构 产 分 生 较 大 变 形 的 主 要 原 因 ， 评 价 结 构 的整 体 抗 火 性 能 。 并 １ 高 温 下 预 应 力 拉 索 的 力 学 性 能 高 温 下 钢 材 的 力 学 性 能 会 有 明 显 变 化 ， 着 温 度 的 随
因是 环 向 约 束 作 用 、 料 升 温 膨 胀 以及 结 构 刚 度 的 降 低 。 材
关 键 词 ： 支 穹 顶 结 构 ；火 灾 ； 火 性 能 ； 值 分 析 弦 抗 数 中 图 分 类 号 ： ９ ３ ４ Ｔ ２ ， Ｕ３ ３ ３ 文 献 标 志码 ： Ｘ １ ． 。 Ｋ１ １ Ｔ ９ ． Ａ
高温下预应力拉 索力 学性 能试 验成 果 的分析 ， 回归 出 可 用 于 理 论 分 析 和 数 值 计 算 的预 应 力 拉 索 高 温 力 学 性 能 模 型 ； 后 基 于实 用 大 空 间 火 灾 空 气 升 温 经 验 公 式 和 钢 结 然
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