地震作用下超高大懸挑雕塑的抗傾覆分析

袁增嶸 肖建春 廖德

摘 要：某變形金剛雕塑的高度51.4 m，其30 m長的外伸右臂作為蹦極平臺使用。地震作用下的抗傾覆驗算是該超高非對稱懸臂結(jié)構(gòu)的分析內(nèi)容之一。采用PKPM Sausage進(jìn)行大變形及彈塑性時程分析。以地震烈度和水平地震主方向輸入角度作為分析參數(shù)，得到了二參數(shù)與抗傾覆系數(shù)之間的變化規(guī)律，以及與抗傾覆安全系數(shù)相對應(yīng)的地震烈度值。分析發(fā)現(xiàn)，地震引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及地震作用工程中關(guān)鍵部位的剛度退化對抗傾覆系數(shù)影響明顯。分析結(jié)果為加固結(jié)構(gòu)的薄弱部位、提高結(jié)構(gòu)的抗傾覆性提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地震作用;抗傾覆分析;扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

中圖分類號：TU391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

上人的超高大懸挑結(jié)構(gòu)需要滿足地震作用下的抗傾覆要求。文獻(xiàn)[1]依據(jù)建筑倒塌形式的不同將結(jié)構(gòu)的倒塌分為傾覆倒塌和豎向倒塌，提出傾覆倒塌是結(jié)構(gòu)在地震反復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)由于水平抗側(cè)力構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度產(chǎn)生退化，最終發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)而產(chǎn)生倒塌的破壞形式。文獻(xiàn)[2]對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯，文獻(xiàn)[3，4]對高層建筑整體抗傾覆驗算進(jìn)行公式推導(dǎo)和理論分析。目前國內(nèi)外對于高聳建筑和大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆分析分別有所研究，而對于高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆分析，實際案例并不多且缺乏系統(tǒng)理論的研究。本文對高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性進(jìn)行了研究，為該類結(jié)構(gòu)抗傾覆分析提供了理論指導(dǎo)。以變形金剛雕塑為例，采用PKPM Sausage軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的大變形、彈塑性時程分析，研究高聳大懸挑結(jié)構(gòu)在地震作用下的整體抗傾覆能力，提出結(jié)構(gòu)整體抗傾覆的相關(guān)概念和公式。對水平地震作用方向以及地震烈度對結(jié)構(gòu)整體抗傾覆的影響進(jìn)行理論分析，并提出改善建筑結(jié)構(gòu)整體抗傾覆性的相關(guān)措施。Sausage軟件可以進(jìn)行高性能彈塑性動力時程分析，操作簡捷，但是對于需要提取的數(shù)據(jù)還要進(jìn)行二次人為加工分析，對于計算機(jī)配置要求較高。本文對高聳大懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行大變形彈塑性時程分析，對該類結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性進(jìn)行研究，以期為該類結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

1 工程背景

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（責(zé)任編輯：曾 晶）