Influence Factors on Progressive‑Collapse Resistance of Large‑span Single‑layer Latticed Domes

Yuan WANG; Xiaoning NIE; Limin TIAN

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.202007003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Influence Factors on Progressive‑Collapse Resistance of Large‑span Single‑layer Latticed Domes

更新时间：2025-09-25

- Influence Factors on Progressive‑Collapse Resistance of Large‑span Single‑layer Latticed Domes
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 3, Pages: 464-471(2022)
- 作者机构：
  
  1.西安建筑科技大学华清学院,陕西西安 710043
  2.上海宝冶集团有限公司,上海 200941
  3.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.202007003
  CLC： TU393.3
- Received：02 July 2020，
  
  Revised：2020-11-23，
  
  Published：28 June 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
王媛,聂晓宁,田黎敏.大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能影响因素分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(03):464-471.

WANG Yuan,NIE Xiaoning,TIAN Limin.Influence Factors on Progressive‑Collapse Resistance of Large‑span Single‑layer Latticed Domes[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(03):464-471.
王媛,聂晓宁,田黎敏.大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能影响因素分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(03):464-471. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202007003.

WANG Yuan,NIE Xiaoning,TIAN Limin.Influence Factors on Progressive‑Collapse Resistance of Large‑span Single‑layer Latticed Domes[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(03):464-471. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202007003.

摘要

为分析大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响因素，通过Keiwitt‑6（K6）型球面网壳缩尺模型的连续倒塌试验，验证有限元模型的正确性。在此基础上，分析了传力路径和初始缺陷对大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明，两个传力路径依次失效后，网壳主要通过压杆机制抵抗连续倒塌，其破坏模式为局部倒塌。有限元分析结果与试验结果吻合较好。传力路径与初始缺陷对网壳抗连续倒塌性能影响显著：传力路径依次失效时，结构的抗连续倒塌性能可以得到充分发挥，传力路径同时失效时，结构的动力响应明显增大；随着初始几何缺陷大小的增加，网壳的抗连续倒塌性能降低；当初始缺陷大小相同时，结构并非均是在第1阶屈曲模态下率先发生连续倒塌。建议考虑传力路径的影响，取前10阶屈曲模态进行网壳的连续倒塌分析。

Abstract

In order to analyze the factors influencing the collapse resistance of large-span single-layer latticed domes， a scaled Kiewitt-6 （K6） dome was tested and the finite element model was verified. On this basis， the effects of force transmission paths and initial imperfections on the progressive collapse resistance of large-span single-layer latticed domes were analyzed. The results indicate that after the two force transmission paths failed， the failure mode of the tested dome was local collapse. The dome relies mainly on the compression mechanism to resist progressive collapse. The finite element analysis results are well validated by the test results. The force transmission paths and initial imperfections have significant effects on the progressive collapse resistance of large-span single-layer latticed domes. When the force transmission path fails successively， the progressive collapse resistance of domes can be fully utilized. When the force transmission path fails at the same time， the dynamic response of the structure increases significantly. As the size of the initial imperfection increases， the progressive collapse resistance of domes decreases. When the size of the initial imperfection is identical， the progressive collapse of domes does not always occur firstly in the first-order buckling mode. It is recommended to consider the influence of the force transmission paths and take the first 10 buckling modes for analyzing the progressive collapse of domes.

关键词

Keywords

references

Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects： GSA2013 ［S］. Washington D C ： General Services Administration ， 2013 .

Design of buildings to resist progressive collapse： UFC 4-023-03 ［S］. Washington D C ： Department of Defense ， 2013 .

田黎敏，郝际平，陈韬，等 . 世界大学生运动会主体育场施工过程模拟分析［J］. 建筑结构学报， 2011 ， 32 （ 5 ）： 70 - 77 .

Tian L M ， Hao J P ， Chen T ， et al . Simulation analysis on erection procedure of main stadium forthe Universidad Sports Centre ［J］. Journal of Building Structures ， 2011 ， 32 （ 5 ）： 70 - 77 . （in Chinese）

Kamari Y EI ， Raphael W ， Chateauneuf A . Reliability study and simulation of the progressive collapse of Roissy Charles de Gaulle Airport ［J］. Case Studies in Engineering Failure Analysis ， 2015 ， 3 ： 88 - 95 .

Augenti N ， Parisi F . Buckling analysis of a long-span roof structure collapsed during construction ［J］. Journal of Performance of Constructed Facilities ， 2013 ， 127 （ 1 ）： 77 - 88 .

赵宪忠，闫伸，陈以一 . 大跨度空间结构连续性倒塌研究方法与现状［J］. 建筑结构学报， 2013 ， 34 （ 4 ）： 1 - 14 .

Zhao X Z ， Yan S ， Chen Y Y . A review on progressive collapse study for large-span space structures ［J］. Journal of Building Structures ， 2013 ， 34 （ 4 ）： 1 - 14 . （in Chinese）

丁北斗，吕恒林，李贤，等 . 基于重要杆件失效网架结构连续倒塌动力试验研究［J］. 振动与冲击， 2015 ， 34 （ 23 ）： 106 - 114 .

Ding B D ， Lyu H L ， Li X ， et al . Tests for dynamical progressive collapse of a grid structure based on key member failure ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2015 ， 34 （ 23 ）： 106 - 114 . （in Chinese）

韩庆华，邓丹丹，徐颖，等 . 网架结构连续倒塌破坏模式及倒塌极限位移研究［J］. 空间结构， 2018 ， 24 （ 1 ）： 9 - 16， 61 .

Han Q H ， Deng D D ， Xu Y ， et al . Research on progressive collapse modes and ultimate displacements of square pyramid spatial grids ［J］. Spatial Structures ， 2018 ， 24 （ 1 ）： 9 - 16， 61 . （in Chinese）

熊进刚，骆乐 . 网架结构在雪荷载超载时的连续倒塌性能［J］. 南昌大学学报（工科版）， 2013 ， 35 （ 3 ）： 263 - 266 .

Xiong J G ， Luo L . Progressive collapse performance of steel grid structures under snow overload ［J］. Nanchang University （Engineering & Technology）， 2013 ， 35 （ 3 ）： 263 - 266 . （in Chinese）

江晓峰，陈以一 . 大跨桁架体系的连续性倒塌分析与机理研究［J］. 工程力学， 2010 ， 27 （ 1 ）： 76 - 83 .

Jiang X F ， Chen Y Y . Progressive collapse analysis and mechanism study for large-span steel truss structures ［J］. Engineering Mechanics ， 2010 ， 27 （ 1 ）： 76 - 83 . （in Chinese）

Yan S ， Zhao X Z ， Lu Y . Collapse-resisting mechanisms of planar trusses following sudden member loss ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2017 ， 143 （ 9 ）： 04017114 .

Yan S ， Zhao X Z ， Chen Y Y ， et al . A new type of truss joint for prevention of progressive collapse ［J］. Engineering Structures ， 2018 ， 167 ： 203 - 213 .

舒赣平，余冠群 . 空间管桁架结构连续倒塌试验研究［J］. 建筑钢结构进展， 2015 ， 17 （ 5 ）： 32 - 38 .

Shu G P ， Yu G Q . Experimental study on the progressive collapse of spatial pipe truss structures ［J］. Progress in Steel Building Structures ， 2015 ， 17 （ 5 ）： 32 - 38 . （in Chinese）

Zhao X Z ， Yan S ， Chen Y Y . Comparison of progressive collapse resistance of single-layer latticed domes under different loadings ［J］. Journal of Constructional Steel Research ， 2017 ， 129 ： 204 - 214 .

Xu Y ， Han Q H ， Liu Y M . Experimental study and numerical simulation of the progressive collapse resistance of single-layer latticed domes ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2017 ， 143 （ 9 ）： 1 - 15 .

张月强，丁洁民，张峥 . 大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析关键问题研究［J］. 建筑结构学报， 2014 ， 35 （ 4 ）： 49 - 56 .

Zhang Y Q ， Ding J M ， Zhang Z . Study on key issues of dynamic analysis for anti-progressive collapse of large-span steel structure ［J］. Journal of Building Structures ， 2014 ， 35 （ 4 ）： 49 - 56 . （in Chinese）

Tian L M ， Wei J P ， Hao J P ， et al . Dynamic analysis method for the progressive collapse of long-span spatial grid structures ［J］. Steel and Composite Structures ， 2017 ， 23 （ 4 ）： 435 - 444 .

Tian L M ， Wei J P ， Hao J P . Optimisation of long-span single-layer spatial grid structures to resist progressive collapse ［J］. Engineering Structures ， 2019 ， 188 ： 394 - 405 .

田黎敏，魏建鹏，郝际平 . 大跨度单层空间网格结构连续性倒塌动力效应分析及简化模拟方法研究［J］. 工程力学， 2018 ， 35 （ 3 ）： 115 - 124 .

Tian L M ， Wei J P ， Hao J P . Dynamic effect analysis of progressive collapse and simplified simulation method of large-span single-layer spatial grid structures ［J］. Engineering Mechanics ， 2018 ， 35 （ 3 ）： 115 - 124 . （in Chinese）

沈世钊，陈昕 . 网壳结构稳定性［M］. 北京：科学出版社， 1999 ： 102 - 109 .

Shen S Z ， Chen X . Stability oflatticed domes ［M］. Beijing ： Science Press ， 1999 ： 102 - 109 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Study on Influence of Peripheral Structural Constraints on Progressive Collapse Fragility of Regular RC Frames

A Substructure Based Analysis of Progressive Collapse Resistance for RC Frame Structures Under Blast Loading

Analytical Model for Progressive Collapse of Multi‑story RC Frame after a Ground‑story Middle Column Removal

Research on Progressive Collapse of Single⁃layer Spherical Reticulated Shells Subjected to Downbursts

Experimental Study on Dynamic Collapse Performance of Prefabricated RC Frame Substructures

Related Author

HE Min

ZHU Yaqiong

LIN Kaiqi

JIANG Ren

ZHUANG Haiyang

DONG Jingliang

ZHANG Ji

HUANG Hong

Related Institution

College of Civil Engineering, Fuzhou University

Fujian Xinguangsha Engineering Design & Consultant Institute Co., Ltd

School of Civil Engineering and Architecture, East China Jiaotong University

School of Civil Engineering, Tianjin University

College of Civil Engineering，Fuzhou University

⁰