1、地震災(zāi)害因其突發(fā)性和不可預(yù)測性，一直都是人類生命和財(cái)產(chǎn)的重大威脅，而其愈來愈頻繁的發(fā)生更是使得抗震成為房屋建筑，乃至一切土木工程中最困難的課題。從全球重大地震災(zāi)害調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)，95％以上的人員傷亡都是因?yàn)榻ㄖ锸軗p或倒塌，以及地震后無法躲避次生災(zāi)害所引致。分析研究地震中建筑受損倒塌的原因并加以防范，建造經(jīng)得起強(qiáng)震作用的建筑，賦予大跨公共建筑可作為地震避難所的新型功能，是提高城市綜合防御能力，減少地震災(zāi)害，加快災(zāi)后重建最直接、最有效的方

2、法。本文選擇大跨公共建筑應(yīng)用最為廣泛的立體拱桁架結(jié)構(gòu)體系作為研究對象，采用多種計(jì)算分析程序，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到地震作用下的彈塑性性能及破壞形態(tài)展開探討，為合理提高此類結(jié)構(gòu)的抗震魯棒性提供參考。文章的主要內(nèi)容及成果如下:
　?、?計(jì)算模型的設(shè)計(jì)與動(dòng)力特性研究
　　本文首先采用3D3S設(shè)計(jì)程序，根據(jù)現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)出矢跨比為0.25、跨度60米的多榀空間立體拱桁架結(jié)構(gòu)體系，其下部支承于鋼框架結(jié)構(gòu)上。再利用SAP2000設(shè)計(jì)軟件研

3、究和分析其動(dòng)力特性，并就結(jié)果進(jìn)行桿件截面的調(diào)整，使結(jié)構(gòu)的剛度分布趨于均勻，保證了設(shè)計(jì)的合理性，從而在地震作用下可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，準(zhǔn)確的表現(xiàn)出此類結(jié)構(gòu)的受力性能。
　?、?整體結(jié)構(gòu)的彈塑性地震時(shí)程分析
　　選取三條適用于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)場地的地震波，即EL波、CAPE波及人工波，采用有限元分析程序ANSYS，建立合理的材料本構(gòu)關(guān)系及邊界條件，對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析，從結(jié)構(gòu)整體的最大位移變化和塑性發(fā)展程度兩個(gè)方面對整體結(jié)構(gòu)在

4、地震波作用下的性能進(jìn)行描述和分析。確定此類結(jié)構(gòu)在地震作用下的薄弱部位。
　?、?整體結(jié)構(gòu)模型與單榀結(jié)構(gòu)模型在強(qiáng)震下的性能對比
　　鑒于在評定類似本文中大跨結(jié)構(gòu)的抗震性能時(shí)，之前的研究大部分都只是利用整體結(jié)構(gòu)中的某一單榀來進(jìn)行分析，本文在以上研究的基礎(chǔ)上從設(shè)計(jì)分析的整體結(jié)構(gòu)中抽取一榀，作為單榀結(jié)構(gòu)模型，加載以相同的地震波進(jìn)行時(shí)程分析，并將分析結(jié)果與整體模型進(jìn)行對比，以此評判研究方法的科學(xué)性和有效性。結(jié)果表明，在強(qiáng)震作用下，結(jié)構(gòu)

5、在進(jìn)入了塑性后，單榀的性能表現(xiàn)大大不同于整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，整體結(jié)構(gòu)各個(gè)桿件之間的聯(lián)系導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在塑性的傳遞和流動(dòng)方式上單榀結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)完全不同，這對于抗震，尤其是強(qiáng)震下整體結(jié)構(gòu)的魯棒性能的影響非常大。經(jīng)過對比分析，發(fā)現(xiàn)只有用整體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析，才能得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)論，才能夠?qū)φw結(jié)構(gòu)的抗震性能有真實(shí)的描述。
　?、?整體結(jié)構(gòu)的破壞過程及模式分析
　　采用動(dòng)力分析程序——LS-DYNA，建立具有失效應(yīng)變的材料本構(gòu)模型，

6、對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)震作用下的破壞過程模擬及分析。經(jīng)計(jì)算，在強(qiáng)震下，整體結(jié)構(gòu)連系桁架與主拱桁架相交的下弦部分首先失效，此后連系桁架迅速失效，且塑性程度大大增加，有效的延緩了主桁架的震害，最終僅引起了結(jié)構(gòu)的局部破壞，對于本結(jié)構(gòu)而言，下部結(jié)構(gòu)的良好魯棒性及上部結(jié)構(gòu)的連系桁架所具有的良好的延性性能的使得結(jié)構(gòu)在抗連續(xù)倒塌中起了關(guān)鍵的作用。在強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)體系最終并沒有發(fā)生破壞性的整體倒塌，與ANSYS程序計(jì)算下的塑性發(fā)展過程比較后發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展的過