[發明專利]一種基于懸鏈線的豎向構件安全性分析方法

有效

• 申請號: 201410378903.3
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104091037A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 蔣瓅;胡凱;瞿革
• 申請（專利權）人: 中船第九設計研究院工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所 31215
• 代理人: 徐筱梅

1.一種基于懸鏈線的豎向構件安全性分析方法，其特征在于該方法利用精細化模型與結構整體模型耦合得到的數值模型，為高層結構的倒塌形式提供直觀動態的數值模擬，分析某偶發及災害工況下構件拆除處的水平構件懸鏈線機制的開展情況進行抗倒塌設計，豎向構件的安全性分析及加強設計按下述步驟進行：?

（1）、確定薄弱部位及關鍵豎向構件

?根據高層建筑的結構常規設計，采用通用結構有限元軟件建立簡化的空間桿系模型，利用桿系模型對高層建筑的結構常規設計進行整體分析，確定結構的薄弱部位，并根據結構體系確定關鍵豎向構件；

（2）、建立數值模型

根據高層建筑的結構常規設計，采用顯式有限元軟件中的梁、殼單元建立結構整體模型，然后拆除上述確定的某一處薄弱部位或關鍵豎向構件，采用顯式有限元軟件中的實體單元或纖維單元對拆除部位鄰近構件建立精細化模型，將精細化模型與結構整體模型以共用節點的方式進行耦合得到數值模型；?

（3）、數值模型的倒塌模擬

對上述建立的數值模型按規范加載正常使用荷載、偶發荷載和災難荷載，并在此基礎上對偶發荷載或災難荷載進行逐級加載，直至結構發生倒塌；?

（4）、計算抗倒塌儲備強度比

計算倒塌時刻的某偶發荷載或災難荷載的加載值與初始值的比值，得到結構在某偶發荷載或災難荷載下的抗倒塌儲備強度比值，根據強度比值判斷關鍵豎向構件是否需要進行抗倒塌設計，如需要則進入懸鏈線機制的分析步驟，不需要則結束構件的安全性分析，即結構不作調整；?

（5）、懸鏈線機制的分析

對需要進行抗倒塌設計的關鍵豎向構件，則對拆除構件處水平構件的變形、水平構件受壓部分的單元失效情況以及水平構件受壓區單元的應力逐一進行分析，得到該結構在倒塌過程中水平構件由拱機制轉變為懸鏈線機制的程度，以判斷水平構件是否出現懸鏈線；?

（6）、水平構件未出現懸鏈線的加強設計

如水平構件未出現懸鏈線，則說明拆除構件臨近豎向構件的抗倒塌安全性不受水平構件受力情況的影響，當加載達到結構抗倒塌儲備強度比值時，拆除豎向構件的破壞可能會導致結構整體傾覆倒塌，而對于拆除處的豎向構件，應根據目標的結構抗倒塌儲備強度比值進行構件的加強設計，即結構布置需要調整；

（7）、水平構件出現懸鏈線的加強設計

如水平構件出現懸鏈線，則說明拆除構件處的水平構件在內力重分布后開始承受上部結構傳遞的荷載，當拆除構件相鄰豎向構件開始退出工作時，拆除構件處的水平構件仍與周邊構件保持連接，則說明水平構件的安全性大于豎向構件，由于水平構件的拉結作用，結構倒塌的范圍可能會進一步開展，應對結構的豎向構件進行加強設計，即結構布置需要調整；若豎向構件開始退出工作前，水平構件已與周圍構件發生脫離，則說明此處豎向構件的安全性高于水平構件，關鍵構件可不進行加強設計，即結構布置不用調整；

（8）、加強設計的安全性檢驗

根據上述關鍵構件的加強設計所調整的內容對數值模型作相應的修改，將修改后的數值模型重復上述（3）~（7）步驟進行加強設計的安全性檢驗，直到結構布置不再調整為止，即結構的抗倒塌安全性滿足預期的設計要求。

2.根據權利要求1所述基于懸鏈線的豎向構件安全性分析方法，其特征在于所述偶發荷載為為炸藥、燃氣?、粉塵、壓力容器引起的爆炸荷載或運動物體引起的撞擊荷載。

3.根據權利要求1所述基于懸鏈線的豎向構件安全性分析方法，其特征在于所述災難荷載為地震、臺風、爆炸或火災荷載。