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随着大跨度钢结构理论基础与设计施工技术的不断发展,人们身边出现了越来越多采用大跨度钢结构的大型场馆,如体育馆、博物馆等,而这些场馆由于人群密集,往往是恐怖分子袭击的重点目标;此外,由于管理疏忽等原因造成的火灾,甚至引起的爆炸都会对大型场馆造成破坏。因此,对大跨度钢结构在火灾耦合爆炸冲击作用下的动力稳定性研究极具现实意义。本文利用大型有限元模拟分析软件ANSYS,建立K8型单层球面网壳模型。以大空间火灾升温经验公式、火灾下钢构件升温理论以及爆炸冲击波传播理论为基础,模拟分析了火灾全过程中耦合爆炸冲击作用下网壳结构的动力响应。分析了网壳结构矢跨比、屋面质量、约束布置、截面形式、初始缺陷和跨度等参数对网壳结构火灾爆炸下动力稳定性的影响。分析了不同火源爆炸点位置对网壳结构火灾爆炸下动力稳定性的影响。得到如下结论:(1)火灾导致网壳结构杆件的升温对其在爆炸冲击作用下的动力稳定性影响较大,网壳结构的临界爆炸峰值超压随温度的上升而下降;当网壳杆件最高温度达到500℃以上时,其临界爆炸峰值超压较常温下降20%以上。(2)在常用矢跨比范围内,在跨度一定的情况下,矢跨比较大的网壳在火灾耦合作用下的抗爆性能较好,建议采用较大矢跨比。常见范围内的屋面荷载有利于网壳结构抵抗爆炸冲击,结构的抗爆性能随屋面质量的增加而提升。约束布置较多的网壳结构抗爆性能较好,建议约束布置采用边缘节点间隔布置或全约束布置。空心圆截面形式杆件网壳结构的抗爆性能明显优于其他截面形式的网壳结构,建议采用空心圆截面。初始缺陷对网壳结构的抗爆性能影响较大,偏安全考虑建议实际网壳结构的临界爆炸峰值超压取理想网壳临界爆炸峰值超压的70%。网壳结构的跨度决定网壳内部空间,所以矢跨比一定时,跨度越大的网壳结构临界爆炸TNT量越大,建议跨度40m以下网壳考虑增加抗爆防护措施。(3)火灾爆炸位置对网壳结构的临界爆炸TNT量的影响非常大。随着火灾爆炸点位置由网壳结构地面中心点往边缘移动,网壳结构的临界爆炸TNT量随之减小;网壳结构在常温下边缘位置爆炸的临界爆炸TNT量仅为常温下中心位置爆炸的临界爆炸TNT量的23%。边缘位置的火灾爆炸对网壳结构的安全威胁极大,建议在边缘附近加强保护。