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摘要：在现有关键构件识别方法的基础上，总结了关键部件应该满足大跨度空间要求的筒桁架结构的判别方法，提出了基于应变能识别结构关键构件的方法。利用ANSYS有限元程序和MATLAB软件实现了基于结构应变能的关键零部件识别。通过数值模拟，验证了基于应变能的结构关键构件识别方法不仅适用于固定铰支，大跨度空间桁架结构的弹性支承也适用于大跨度空间管桁架结构。
关键词：大跨空间管桁架结构；关键构件；判别方法；结构应变能
前言
大跨度空间管桁架结构连续倒塌分析的一个重要组成部分是采用交替荷载路径法确定结构的拆除构件。目前，混凝土结构设计规范（GB50010－2010）只提供选择方法混凝土结构删除成员。对于大跨度空间管桁架结构，往往只能根据工程经验或大范围拆除构件。这是费时费力，有时甚至忽略了一些关键组成部分，这导致不可靠的分析结果。因此，采用交替荷载路径法对大跨度空间钢管桁架结构的关键构件进行简单、快速、可靠的判断就显得尤为重要。
1关键构件判别方法应满足的要求
近年来，国内外许多学者提出了许多关键成分判别方法。胡晓斌等从构件强度的角度，采用平均应力比为清除指数，选择需要删除的组件。鉴于结构有n根组件，我的第一根组件去除指数RII的定义是：式中SRj为第j根构件的最大应力比，对组件和材料的强度值应力的绝对值之间的比率。组件去除指数RII反映构件的重要性，和较高的去除指标，更大的平均应力比其余结构的成分去除后，和更不安全的结构。该方法考虑到结构载荷和结构分析调查的残余构件的内力响应后除去的成员。
从结构刚度的角度出发，nafdayM认为结构安全性能对结构的整体刚度有关，所以我的成分是指重要性系数：式中；为整体结构的刚度矩阵行列式；是构件去除后残余结构的刚度矩阵行列式。
构件重要系数I越高，构件越重要。通过结构分析研究了构件去除后残余结构的刚度响应。然而，该方法是独立的结构载荷识别的关键部件，并可能会出现受到较少加载的成员，其成员是更重要的比那些受到大负荷。
在理论分析和工程实践的基础上，李航提出了构件关键指标法。按压型计算构件的关键指标Z：式中：ai为各因素的权重；Yi为决定构件关键性系数的各分项系数。
构件临界指数Z越大，构件对结构的连续倒塌能力的影响越大。通过理论分析和工程经验，对结构关键部件的识别方法简单。然而，考虑到工程结构的复杂性，该方法是难以区分的关键部件。
综上所述，合理的关键部件的识别方法需要考虑结构荷载和精确的结构分析，需要在组件去掉检查剩余结构的响应，以确定结构的冗余度的定量分析。
2基于结构应变能的关键构件判别方法的提出
机械节能机械系统是保守系统。对于一个保守的结构体系，进入结构体系的能量，即由外部荷载完成的功，等于结构体系中所储存的能量。结构倒塌时，结构体系不仅存在结构变形，而且存在刚体位移。因此，结构体系中储存的能量是结构应变能和结构动能的总和。其中，Eint的结构应变能的定义是：式中：σ为杆件应力；ε为杆件应变；A为杆件截面积。
结构的初始局部破坏后，单个杆离开工作，结构释放势能和动能。由于结构体系的不同成员的重要性是不同的，所以有些人放弃工作，结构释放能量能充分吸收到本身的结构，结构的应变能，结构变形而不倒塌；但一些成员辞职后释放的能量不能完全结构本身的一些潜在的能量吸收动能结构，结构会崩溃。因此，从能量的角度来看，除去不同的成员后的结构的应变能的变化被视为判别指数的一个重要组成部分。
3基于结构应变能的关键构件判别方法的实现
本文采用ANSYS有限元程序和MATLAB软件对基于结构应变能的关键零部件进行识别。首先利用ANSYS参数化设计语言APDL编制APDL文件，进行结构应变能分析。这是建立一个完整的结构模型，使用杀元（EKILL）命令删除的构件，并通过APDL循环控制语言，采用非线性分析方法，对不同成分的周期分析，我在结构拆除后的残余应变是负载到颖娃下，最后的数据写的使用（*VWRITE）命令将应变的结果，分析（*CFOPEN）命令打开文件。
如果结构有n根组件，结构中的每个组件被删除（i=1，2，3），…然后，在外部负载下的残余结构的应变能表示为E1，E2，E3，…EN。定义E1，E2，E3，…恩，最大值Emax，最小的是Emin，即均考虑了各部件的结构被拆除，在相应的Emin结构的最大残余应变能；考虑各部件的结构被拆除，在相应的结构最小残余应变能。
为了比较不同的组件i在关键部件识别过程中的重要性，每个组件的相应的权重系数，也就是说，每个组件i（i=1，2，3）中的结构，…定义了相应的应变能权系数Ai可以看出，应变能因子AI的能量系数在0～1之间，Ai值越大，结构构件越重要。应变能AI能反映不同结构构件的重要性。
4结束语
由于侧向支撑和弹性支撑等原因跨度空间管桁架结构，其关键部件往往难以通过理论分析和工程经验判断，考虑管桁架结构是由构件的大跨度空间，使结构分析是很有必要的区分关键部件。
参考文献
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