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摘要：某高铁站房钢屋盖采用网架结构体系，节点采用焊接球节点，下部为混凝土框架结构，钢屋盖与下部结构采用球形支座连接。本文采用拆除构件法对结构进行防连续性倒塌分析，通过概念判断来确定关键构件，采用sap2000软件来实现防连续性倒塌分析，验证了结构的安全性，可为今后类似工程设计提供参考。
关键词：网架结构；拆除构件法；抗连续性倒塌分析；sap2000分析；
0 引言
结构的连续性倒塌是指结构在意外荷载作用下发生了局部破坏，并逐步向其他单元扩展，从而造成与初始破坏不呈比例的部分或全部结构的倒塌，并最终导致巨大的财产损失和人员伤亡。而大跨空间结构广泛应用于会展中心、体育场馆、高铁站房等大型公共建筑，这些建筑一旦发生连续性倒塌事故将会导致巨大的财产损失和人员伤亡，所以对于大跨空间结构除了刚度、强度满足要求外，还应研究其失效机理和抗连续倒塌能力，本文结合某高铁站房对结构进行抗连续性倒塌分析，为今后类似工程设计提供参考。
1 工程概况
某站房下部采用钢筋混凝土框架结构，屋盖采用网架结构形式。网架顺轨向长203m，垂轨向长286m，最大跨度54米，最大悬挑19.6m。此高架站房为大型公共建筑，结构安全等级为一级，在结构设计阶段，对结构进行了防连续性倒塌设计，以确保结构安全性。
2 计算模型
将上部钢屋盖与下部混凝土框架结构拼装之后，导入到sap2000软件，核实结构的质量、振型，来确保模型的正确性。常用的防连续性倒塌设计方法有局部加强法、拉结构件法和拆除构件法。本文防连续性倒塌计算采用拆除构件法。
2.1 计算参数
计算分析考虑到网架的杆件应力可能达到屈服强度，由于杆件仅为轴力，因此将所有的杆件设置轴力塑性铰；本文计算分析中的荷载效应组合取为1.0的恒荷载+0.5的活荷载；在倒塌过程的弹塑性分析中阻尼模式采用瑞利阻尼，阻尼比取0.03；倒塌时刻为0.5s，倒塌持续时间为0.05s，计算总时间为4.5s。该钢屋盖最大跨度的支撑柱是位于J轴与6轴、9轴相交的混凝土柱，这几根柱子发生破坏将严重影响屋面结构的支撑体系，使得屋面网架跨度加倍，本文选取9轴交J轴柱拆除进行连续性倒塌分析。
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图1 屋盖拆除柱位示意
3 计算结果
拆除构件后，结构进入动力响应，查看结构在各时间点上的变形图，可以发现在拆除构件后，拆除柱附近的结构位移迅速增加，随后位移基本稳定，就整体变形而言，拆除柱失效后变形影响只局限在局部区域。查看拆除柱柱顶节点A以及相邻柱柱顶节点B的位移时程曲线，如图2，从此图中可以看出结构反应特点：（1）拆除柱柱顶节点A位移在拆杆后迅速增大，1.58s时达到最大208mm，随后处于振荡状态，由于阻尼的作用，到4.5s时位移基本稳定，发现结构在拆除构件后，最大位移响应仍然在变形限值以内；（2）越靠近拆除柱附近点，结构的位移反应越大，并且影响范围有限；（3）相邻柱柱顶节点B的位移反应很小，这说明在9轴交J轴的柱破坏后，并没有波及相邻的结构，发现结构未发生连续倒塌。
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图2 典型节点的变形图
查看结构在各时间点上的von Mises应力分布图，可以发现，应力较大的位置出现在拆除柱垂轨方向相邻柱的支座处，振荡后趋于稳定，部分构件应力超过屈服强度，但并未失效，而大部分构件处于低应力状态；查看拆除柱垂轨方向相邻支座处弦杆的塑性变形图，可以发现，此支座处的的塑性应变从0.68s开始出现，1.5s时塑性变形达到最大值，随后应力随着时间振荡，最后趋于稳定，最终发现相邻支座处的构件未失效，结构未发生连续性倒塌。
综合结构变形以及构件强度的破坏情况可知，拆除柱失效后影响区域有限，除部分杆件应力达到屈服状态以外，大部分构件应力较小，整个结构的变形仍然处在变形限值以内，因此整个结构的构件均未失效，结构并未发生连续性倒塌。
4 结束语
本文对某站房钢屋盖进行抗连续性倒塌分析，建立模型并采用拆除构件法，通过分析可以得出以下结论：
1、 拆除构件后，拆除柱柱顶节点A位移在拆杆后迅速增大，1.58s时达到最大208mm，随后处于振荡状态，由于阻尼的作用，到4.5s时位移基本稳定，结构最大位移响应并未超过容许位移限值；相邻柱柱顶节点B的位移反应很小，说明在拆除柱失效后，并没有波及相邻的结构，结构未发生连续倒塌。
2、 拆除构件后，部分构件应力超过屈服强度，但并未失效，大部分构件应力较小，应力较大的位置出现拆除柱垂轨方向相邻柱的支座处，此支座处的的塑性应变从0.68s开始出现，1.5s时塑性变形达到最大值，随后应力随着时间振荡，最后趋于稳定，结构未发生连续性倒塌。
3、 该钢屋盖结构采用网架结构形式，焊接球节点，最大跨度54m，在拆除构件后，未发生连续性倒塌，可为今后此类结构设计提供参考。
参考文献
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