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超大型冷却塔风致倒塌全过程数值仿真与受力性能分析

2020-04-18吴鸿鑫柯世堂王飞天葛耀君

工程力学 2020年5期
关键词:示意图风速结构

吴鸿鑫,柯世堂, ,王飞天,葛耀君

(1.南京航空航天大学土木工程系,江苏,南京,210016;2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092)

大型冷却塔属于钢筋混凝土旋转薄壳结构,风荷载是其结构设计的控制荷载。历史上国内外大型冷却塔的风毁事件多次发生,事后调查[1-4]表明风致倒塌均是由局部风荷载过大使得塔筒局部受拉损伤,进而引发整个塔筒结构强度破坏和屈曲失稳倒塌。事实上,此类由局部损坏引发的整体风毁破坏均属于典型的结构连续倒塌破坏形式。结构的连续倒塌[5]是指由于偶然荷载造成结构的局部破坏,并导致结构产生非稳定的连续性破坏。国外相关设计指南[6-7]及国内《建筑结构抗倒塌设计规范》[8]提供了具体的抗连续倒塌设计方法,其主要目标是针对RC框架结构进行抗震设计,均缺少此类特种高耸薄壳结构的风致倒塌相关条款。

已有研究[9-12]表明大型冷却塔风致倒塌的主要评价指标有屈曲失稳、强度破坏、疲劳损伤等,目前高度突破规范限值的200 m级超大型冷却塔风致倒塌关注的重要内容是结构稳定性能。现有针对大型冷却塔的抗风稳定性研究,主要集中在结构静风失稳[13]、整体与局部屈曲失稳[14-15]、施工全过程稳定性[16-17]和几何缺陷所致失稳[18]等方面。相关成果很好地指导了此类超大型冷却塔抗风稳定性设计,并对大型冷却塔倒塌过程认识具有一定的借鉴意义。然而,均忽略了由局部失稳引发的整体连续倒塌破坏的后续现象,难以揭示此类超大型冷却塔风致倒塌破坏过程及内在受力机制。……

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