張 海，劉德志，黃 鑫

（1.天津城建大學(xué)a.天津市土木建筑結(jié)構(gòu)防護(hù)與加固重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.土木工程學(xué)院，天津300384）

鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、造價(jià)低、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于游泳館、機(jī)場(chǎng)航站樓、客運(yùn)站臺(tái)等大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中[1].但其同時(shí)也存在耐腐蝕性和耐火性差等方面的缺點(diǎn)，鋼材的腐蝕必然會(huì)削弱結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而造成結(jié)構(gòu)的倒塌和人員的傷亡[2].普通的鋼材抗腐蝕性極差，特別是在濕度大、有腐蝕性的介質(zhì)環(huán)境中[3].腐蝕會(huì)導(dǎo)致鋼材的凈截面減損，從而降低結(jié)構(gòu)的承載能力，特別是因腐蝕而產(chǎn)生的“銹坑”，將增大鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性，在影響鋼結(jié)構(gòu)的耐久性與可靠性的同時(shí)也將影響其安全性[4].據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全世界有超過十分之一的鋼結(jié)構(gòu)因腐蝕而報(bào)廢，據(jù)某些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鋼材腐蝕所造成的結(jié)構(gòu)損失的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，約占鋼材總產(chǎn)值的3.5%～4.2%的損耗費(fèi)用因腐蝕而產(chǎn)生[5].即使在鋼結(jié)構(gòu)表面做涂層防護(hù)，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕也不可避免.2000 年4 月，湖南耒陽電廠大跨度柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)煤棚由于受煤場(chǎng)的腐蝕環(huán)境影響而發(fā)生破壞.

近年來，受全球地震的影響，因鋼材腐蝕而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在地震中破壞的例子時(shí)有發(fā)生，例如1994 年發(fā)生的北嶺地震中造成100 多棟鋼結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)破壞，其破壞的原因是鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕導(dǎo)致其抗震性能變差[6].1995 年發(fā)生在日本的阪神地震中，震害最為嚴(yán)重的神戶中央?yún)^(qū)，由于鋼材腐蝕而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)破壞的房屋多達(dá)1 000 棟，其中倒塌的房屋超過50 棟[7].腐蝕將造成鋼結(jié)構(gòu)剛度的減小和結(jié)構(gòu)塑性變形的增大，如果再有地震發(fā)生，鋼結(jié)構(gòu)房屋發(fā)生倒塌的可能性將會(huì)增大.因此，研究既有鋼結(jié)構(gòu)抗震性能隨腐蝕程度增大的退化規(guī)律是十分必要的.

1 工程概況

該建筑為游泳館大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，建筑面積為6 000 m2，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1 層，建筑物總高度為14.6 m.計(jì)算跨度為51.6 m，屬于大跨度空間結(jié)構(gòu).

上部結(jié)構(gòu)是正放四角錐雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，正放四角錐體按一定規(guī)律組合而成，由雙層拱形桁架共同支承.其中，上層拱形受壓，下層拱形受拉，上層拱腳通過彈性連接的方式支承于鋼筋混凝土墩臺(tái)上，這樣可以有效地減小屋蓋和支承結(jié)構(gòu)的橫向水平力，通過減小層間剪力的方式對(duì)下部結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用.屋面板采用雙層彩鋼板，自重輕、保溫隔熱效果好.

下部結(jié)構(gòu)是由不等高的鋼筋混凝土柱組成，北側(cè)柱高13.15 m，南側(cè)柱高10.35 m.游泳館周邊排架柱分別施工至室內(nèi)地坪標(biāo)高1.0，4.3，7.7 m 處，并作為室外露天游泳館使用，獨(dú)立基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度8 度，建筑使用年限為50 年.屋頂結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼投影面積為6 000 m2.網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)采用螺栓球連接方式.該建筑主要設(shè)計(jì)情況見圖1、圖2.

圖2 結(jié)構(gòu)立面

2 模型的選取與參數(shù)的確定

2.1 模型的選取

該工程屋蓋設(shè)計(jì)采用正放四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系，由倒置四角錐單元組成，各個(gè)倒置的四角錐體通過底邊相連，再將錐頂與上弦桿平行的桿件相連接，即形成正放四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu).這種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的上、下弦桿均與建筑物軸線平行或垂直，而且沒有垂直腹桿.正放四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均匯交八根桿件.網(wǎng)殼中上弦桿與下弦桿等長(zhǎng)，上下弦桿均為3.5 m.網(wǎng)殼斜腹桿與下弦平面夾角成45°，斜腹桿件的長(zhǎng)度均相等，長(zhǎng)度均為3.5 m，圖3 為四角錐單元、圖4 為正放四角錐網(wǎng)殼.

正放四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力比較均勻，空間剛度也比其他四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)要大.同時(shí)，由于網(wǎng)格相同也使屋面板的規(guī)格減少，便于屋面排水處理.這種網(wǎng)殼在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，特別是工廠制作的定型化網(wǎng)殼，都以四角錐作為預(yù)制單元，然后拼成正放四角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)[8].

圖3 四角錐單元

圖4 正放四角錐網(wǎng)殼

2.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的計(jì)算參數(shù)

計(jì)算分析采用了MIDAS GEN 有限元軟件，對(duì)多齡期腐蝕模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，y 反應(yīng)譜分析、彈性分析，選取的桿件號(hào)和節(jié)點(diǎn)號(hào)已知.游泳館屋蓋為圓鋼管截面，包括上弦桿、下弦桿和腹桿共有2 828 根桿件，用桁架單元模擬.下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，用梁?jiǎn)卧M.長(zhǎng)軸方向?yàn)閄 方向，短軸方向?yàn)閅方向，截面參數(shù)如表1 所示.

表1 截面參數(shù)

建筑安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)γ0=1.0.屋面板采用雙層彩鋼板，屋面恒荷載為1.4 kN/m2；屋面活荷載取0.5 kN/m2.風(fēng)荷載、雪荷載：基本風(fēng)壓取0.3 kN/m2；基本雪壓取0.4 kN/m2.地面粗糙度類別為C 類；抗震設(shè)防烈度取8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20 g，場(chǎng)地類別Ⅲ類，設(shè)計(jì)地震分組為第二組；主體結(jié)構(gòu)框架梁、框架柱、及樓（屋）蓋板混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30.通過對(duì)金屬腐蝕速率進(jìn)行總結(jié)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的腐蝕性物質(zhì)含量，該游泳池氣體類別為C 類大氣.Q235 鋼材在游泳池環(huán)境中的平均腐蝕速率為0.03 mm/a.

2.3 多齡期腐蝕下材料的性能變化

金屬截面的腐蝕速率是0.03 mm/a，將鋼材構(gòu)件截面幾何尺寸減去腐蝕造成的厚度即為腐蝕后的截面尺寸，多齡期（0，5，10，15，20，25，30 年）腐蝕鋼材屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及彈性模量折減系數(shù)如圖5所示.

圖5 鋼材參數(shù)折減系數(shù)

3 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

模態(tài)分析也稱為振型疊加法動(dòng)力特性分析.在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性一般是指結(jié)構(gòu)的頻率（周期）、振型和阻尼，動(dòng)力特性是結(jié)構(gòu)固有的、與結(jié)構(gòu)所受的荷載沒有關(guān)系，因?yàn)樗怯山Y(jié)構(gòu)的基本參數(shù)（質(zhì)量和剛度）所確定的，當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量或剛度發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變[9].

使用MIDAS GEN 程序?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)進(jìn)行的模態(tài)分析能夠有效地提供結(jié)構(gòu)基本性能參數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行定性的判斷，并提供相關(guān)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)需求.模態(tài)分析為結(jié)構(gòu)相關(guān)靜力分析提供相關(guān)結(jié)構(gòu)性能，還是其它動(dòng)力分析的基礎(chǔ)，包括反應(yīng)譜分析和時(shí)程分析.

3.1 結(jié)構(gòu)無阻尼振動(dòng)方程

由于阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響比較小，因此在分析結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)時(shí)常常忽略結(jié)構(gòu)的阻尼，結(jié)構(gòu)無阻尼振動(dòng)方程為[10]

通解為

將式（2）帶入式（1）得

將式（3）帶入式（1）得

式（4）有解的條件是行列式為零，所以有

3.2 模態(tài)分析結(jié)果

3.2.1 周期和質(zhì)量參與系數(shù)對(duì)比

對(duì)不同齡期的結(jié)構(gòu)模型分別進(jìn)行模態(tài)分析，取前100 階振型進(jìn)行對(duì)比分析，最終結(jié)果為：在X 方向和Y 方向質(zhì)量參與系數(shù)大于90%；而Z 方向質(zhì)量參與系數(shù)小于90%，說明該結(jié)構(gòu)在Z 方向剛度較大，且不容易激發(fā)起結(jié)構(gòu)在Z 方向的振動(dòng).

根據(jù)已知腐蝕前后周期和質(zhì)量參與系數(shù)對(duì)比的數(shù)據(jù)可知：腐蝕前后周期和振型都發(fā)生變化，隨腐蝕時(shí)間的增加周期逐漸增加；第一周期從0.753 6 s 增加到0.843 7 s，增加幅度為12%左右.說明隨著腐蝕時(shí)間的增加結(jié)構(gòu)剛度減小，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的自振頻率產(chǎn)生影響.

腐蝕前第一振型是X 向平動(dòng)振型，第二振型是以Z 向振動(dòng)為主帶有Y 向的平動(dòng)，第三振型為Y 向平動(dòng)振型，第四振型是繞Z 向扭轉(zhuǎn)振型.從腐蝕前的各方向質(zhì)量參與系數(shù)可以看出，該結(jié)構(gòu)以水平振型為主，帶有一定的扭轉(zhuǎn)效應(yīng).其原因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)屬于不規(guī)則結(jié)構(gòu)，由于游泳館屋蓋只對(duì)Y 軸對(duì)稱，對(duì)X 軸不對(duì)稱才導(dǎo)致扭轉(zhuǎn).

腐蝕后第一振型以Z 向振動(dòng)為主帶有Y 向平動(dòng)，隨著腐蝕時(shí)間的增加Z 向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸增大，Y向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸減小，說明結(jié)構(gòu)隨著腐蝕時(shí)間的增加豎向剛度越來越小，導(dǎo)致豎向振動(dòng)越來越明顯.第二振型是X 向平動(dòng)振型，隨著腐蝕時(shí)間的增加X 向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸減小，說明隨著腐蝕時(shí)間的增加X 向振動(dòng)越來越穩(wěn)定.第三振型是Y 向平動(dòng)振型，隨著腐蝕時(shí)間的增加Y 向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸增大，說明隨著腐蝕時(shí)間的增加Y 向振動(dòng)越來越明顯.第四振型變化明顯，其中5 年腐蝕X 向質(zhì)量參與系數(shù)占0.67%，小于繞Z 向的0.84%.這說明5 年腐蝕第四振型以繞Z 向扭轉(zhuǎn)為主帶有明顯的X 向平動(dòng)，隨著腐蝕時(shí)間的增加X 向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸增大，繞Z 向質(zhì)量參與系數(shù)逐漸減小，其中腐蝕10 年X 向質(zhì)量參與系數(shù)占0.8%，大于繞Z 向0.4%.這說明腐蝕10 年之后的振型以X 向平動(dòng)為主，帶有繞Z 向的扭轉(zhuǎn)，隨著腐蝕時(shí)間的增加，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)越來越不明顯.多齡期腐蝕振型對(duì)比見表2.

表2 多齡期腐蝕振型對(duì)比

3.2.2 桿件應(yīng)力對(duì)比

應(yīng)力是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要指標(biāo)，在滿足整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求下，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)正應(yīng)力比，在安全性和經(jīng)濟(jì)性中尋找最佳的平衡點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié).選擇網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中最具有代表性的中間桿件，觀察桿件隨著腐蝕時(shí)間的增加，其應(yīng)力的變化規(guī)律.

在不同腐燭情況下桿件應(yīng)力對(duì)比情況見圖6，對(duì)比圖6 桿件應(yīng)力數(shù)據(jù)可知，桿件在受到腐蝕后與未腐蝕相比，應(yīng)力都有所變化.前30 年端部桿件即1734號(hào)、1735 號(hào)桿件變化最大，1734 號(hào)桿件從未腐蝕的-106.9 N/mm2增加到-124.5 N/mm2，變化幅度為16.5%.1735 號(hào)桿件從未腐蝕的-94.5 N/mm2增加到-108.3 N/mm2，變化幅度為14.6%.所有桿件前十年的變化不明顯，十年以后出現(xiàn)明顯的變化，這和鋼材所受到的應(yīng)力腐蝕有關(guān)，因此要注意腐蝕10 年后的鋼材的應(yīng)力變化.287 號(hào)和288 號(hào)桿件為端部桿件，應(yīng)力為正，屬于受拉桿件，其余桿件應(yīng)力為負(fù)，屬于受壓桿，所有桿件應(yīng)力以中心桿件為軸對(duì)稱，大致呈對(duì)稱分布.通過對(duì)應(yīng)力云圖的分析，應(yīng)力最大的桿件為端部255 號(hào)下弦桿，從未腐蝕的154 N/mm2增大到30 年腐蝕的193 N/mm2，低于屈服強(qiáng)度215 N/mm2，結(jié)構(gòu)安全.

圖6 不同腐燭情況下桿件應(yīng)力對(duì)比

3.2.3 節(jié)點(diǎn)位移對(duì)比

節(jié)點(diǎn)位移能直觀地反應(yīng)結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形情況，是衡量結(jié)構(gòu)是否安全的一個(gè)重要指標(biāo).通過對(duì)多齡期（0，5，10，15，20，25，30 年）腐蝕節(jié)點(diǎn)位移對(duì)比分析，從而得出結(jié)構(gòu)的變形情況.選擇網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中最具有代表性的中間節(jié)點(diǎn)，觀察節(jié)點(diǎn)隨著腐蝕時(shí)間的增加位移的變化規(guī)律.

多齡期腐蝕條件下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中間節(jié)點(diǎn)在X 向、Y向、Z 向的變化情況見圖7，通過對(duì)三個(gè)方向的節(jié)點(diǎn)位移分析，從而得出結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

圖7 節(jié)點(diǎn)位移

（1）節(jié)點(diǎn)在X 方向會(huì)發(fā)生繞Z 方向扭轉(zhuǎn)，腐蝕時(shí)間越長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)越明顯.30 年間端部節(jié)點(diǎn)即370號(hào)、371 號(hào)節(jié)點(diǎn)位移減小最快，370 號(hào)節(jié)點(diǎn)從12.2 mm 減小到10.7 mm，減小幅度為12.3%；371 號(hào)節(jié)點(diǎn)從11.1 mm減小到9.4 mm，減小幅度為15.3%；中間節(jié)點(diǎn)即194號(hào)節(jié)點(diǎn)先減小后增大.最小位移為5 年腐蝕的14.6 mm；最大位移為30 年腐蝕的16.3 mm，增長(zhǎng)幅度為11.6%.

（2）節(jié)點(diǎn)在Y 方向會(huì)發(fā)生平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，且隨著腐蝕時(shí)間的增加，Y 方向位移越小.30 年間端部節(jié)點(diǎn)即370號(hào)節(jié)點(diǎn)從4.2 mm 減小到-3.4 mm，減小幅度為181%；中間節(jié)點(diǎn)即194 號(hào)節(jié)點(diǎn)從13.2 mm 減小到8 mm，減小幅度為39.4%.

（3）節(jié)點(diǎn)在Z 方向會(huì)發(fā)生豎向運(yùn)動(dòng)，且隨著腐蝕時(shí)間的增加，Z 方向位移越大.30 年間中間節(jié)點(diǎn)即194號(hào)節(jié)點(diǎn)位移增大最快，從173.7 mm 增大到210.4 mm，增長(zhǎng)幅度為21.1%.

綜上所述，結(jié)構(gòu)在Z 方向的位移明顯高于X 方向和Y 方向，說明豎向位移是該大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的主要位移.當(dāng)結(jié)構(gòu)腐蝕25 年后，Z 方向位移超過《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的允許擾度L/250（L 為短邊長(zhǎng)度）.因此，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)在腐蝕25 年后的正常使用極限狀態(tài).

4 反應(yīng)譜分析

4.1 基本理論

反應(yīng)譜分析法是多自由度等效成單自由度體系，然后按照振型組合的方法進(jìn)行組合從而得到的.振型組合的方法通常為SRSS 法和CQC 法，其中SRSS 法是平方和的平方根法，多用于結(jié)構(gòu)的自振形態(tài)和頻率相差比較大的情況中，CQC 法是完全平方根法，這種方法考慮了振型間的耦合效應(yīng).相對(duì)于SRSS 法，CQC法使用更廣泛[11].

4.2 反應(yīng)譜分析結(jié)果

對(duì)大跨度網(wǎng)殼進(jìn)行多遇地震下的反應(yīng)譜分析.根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010），當(dāng)下部支承結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，阻尼比取0.025～0.030.故本工程阻尼取0.03.由模態(tài)分析可知：該結(jié)構(gòu)頻譜密集，振型間存在較強(qiáng)的耦合，難以滿足采用SRSS 法的條件，因此選用CQC 法進(jìn)行組合.計(jì)算中同時(shí)考慮水平方向的地震作用和豎向地震作用.

（1）多齡期（0，5，10，15，20，25，30 年）腐蝕下，結(jié)構(gòu)在縱向的樓層剪力如表3 所示.

表3 結(jié)構(gòu)在縱向的樓層剪力

由表3 可以看出，前30 年隨著腐蝕時(shí)間的增加，結(jié)構(gòu)在縱向的樓層剪力逐漸減小.其中，當(dāng)?shù)卣鸱较驗(yàn)閄 向時(shí)，減小幅度最大，從未腐蝕的1 730 kN 減小到1 590 kN，減小幅度為8.1%，表明結(jié)構(gòu)在遭受腐蝕后，其重力荷載代表值減小，因此受到的樓層剪力降低.

X 向地震對(duì)結(jié)構(gòu)在縱向的樓層剪力影響很大，Y、Z 向地震對(duì)結(jié)構(gòu)在縱向的樓層剪力影響很小，表明當(dāng)?shù)卣鸱较蚺c結(jié)構(gòu)剪力方向相同時(shí)，結(jié)構(gòu)受到的剪力是最大的.

（2）多齡期（0，5，10，15，20，25，30 年）腐蝕下，結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力如表4 所示.

表4 結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力

由表4 可以看出，前30 年隨著腐蝕時(shí)間的增加，結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力逐漸減小.其中，當(dāng)?shù)卣鸱较驗(yàn)閅 向時(shí)，減小幅度最大，從未腐蝕的1 750 kN 減小到1 720 kN，減小幅度為1.7%，表明結(jié)構(gòu)在遭受腐蝕后，其重力荷載代表值減小，因此受到的樓層剪力降低.

Y、Z 向地震對(duì)結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力影響很大，X 向地震對(duì)結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力影響較小，表明結(jié)構(gòu)沿橫向是不規(guī)則結(jié)構(gòu).當(dāng)?shù)卣鸱较驗(yàn)閆 向時(shí)，結(jié)構(gòu)在橫向會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象.因此，要注意結(jié)構(gòu)在橫向的剛度.

綜上所述，當(dāng)?shù)卣鸱较驗(yàn)閄 向時(shí)，對(duì)縱向的樓層剪力影響很大；當(dāng)?shù)卣鸱较驗(yàn)閅 向時(shí)，對(duì)橫向的樓層剪力影響很大.結(jié)構(gòu)在橫向的樓層剪力大于縱向的樓層剪力，說明橫向剛度大于縱向剛度.因此，應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)在橫向的剛度.

（3）多齡期（0，5，10，15，20，25，30 年）腐蝕下，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在X 向、Y 向、Z 向的最大位移和最大基底反力已知.從數(shù)據(jù)可以看出：20 年前結(jié)構(gòu)屬于彈性階段，最大層間位移角均小于規(guī)范中要求的1/250，滿足設(shè)計(jì)要求；20 年之后Z 向位移角大于1/250，因此應(yīng)該加強(qiáng)該結(jié)構(gòu)在Z 向的剛度.

前30 年隨著腐蝕時(shí)間的逐漸增加，最大基底反力逐漸減小，其中X 向基底反力從1 125.2 kN 減小到1 007.0 kN，減小幅度為10.5%；Y 向基底反力從1 799.3 kN 減小到1 480.3 kN，減小幅度為17.7%；Z 向基底反力從18 861.7 kN 減小到18 534.4 kN，減小幅度為1.7%.當(dāng)腐蝕20 年后，其最大位移/平均位移超過《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2015）規(guī)定的1.4[12]，結(jié)構(gòu)在Y 方向會(huì)發(fā)生變形過大的情況.因此，應(yīng)該注意25 年后結(jié)構(gòu)在Y 向的變形.綜上所述，結(jié)構(gòu)在前20 年屬于彈性階段，20 年之后會(huì)發(fā)生屈服破壞.因此，20 年后應(yīng)該注意對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù).

5 結(jié) 論

以游泳館網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)實(shí)例為參考，考慮到腐蝕造成的鋼材截面減損和力學(xué)性能降低的影響，從而建立多齡期腐蝕模型，通過有限元軟件MIDAS GEN 對(duì)這7個(gè)腐蝕模型分別進(jìn)行模態(tài)分析和反應(yīng)譜分析，得到以下結(jié)論.

（1）通過模態(tài)分析可以看出，結(jié)構(gòu)隨著腐蝕時(shí)間的增加，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)越來越明顯.結(jié)構(gòu)周期小，反映了結(jié)構(gòu)剛度大.同時(shí)結(jié)構(gòu)受高階振型的影響嚴(yán)重，其中Z向質(zhì)量參與系數(shù)要計(jì)算到200 階振型才達(dá)到90%以上，反映了結(jié)構(gòu)在Z 方向剛度很大，結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生振動(dòng)激勵(lì)作用.

（2）通過對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜分析可以看出結(jié)構(gòu)最大位移和最大位移角等情況，該結(jié)構(gòu)前20 年具有很好的抗震性能，20 年之后在地震作用下會(huì)發(fā)生破壞，因此應(yīng)該注意對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù).

綜上，根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》，需對(duì)該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕處理.根據(jù)當(dāng)前建筑行業(yè)對(duì)防腐涂層的做法，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防腐涂層提出建議.