联方型单层球面网壳的地震响应

以40 m跨度的联方型单层球面网壳为分析对象,并以位移准则作为动力稳定性判别方法,分析了该网壳受地震作用下的动力响应,得到了联方型网壳结构达到失稳临界峰值后,继续施加荷载,网壳结构位移不会突增,不会因达到失稳临界值而突然倒塌的结论。     

单层球面网壳结构抗连续倒塌设计

单层球面网壳冗余度较低,个别杆件失效容易引起结构连续倒塌。为提高单层球面网壳的抗连续倒塌能力,可以采用将单层网壳主肋设计为局部双层的方法。应用ABAQUS软件通过自编程序,考虑杆件失稳及失稳后行为,对比分析了采用局部双层前、后静力荷载作用下单层球面网壳极限承载力、节点位移和失效模态,以及采用局部双层前、后地震荷载作用下单层球面网壳极限承载力。分析了地震作用下局部双层厚度不同时单层球面网壳结构的极限承载力。分析结果表明,将单层球面网壳主肋设计为局部双层可提高网壳结构极限承载力,改变网壳失效模式。     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

大跨度网壳结构强震失效机理研究

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,该结构在强震作用下的失效机理问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。在总结了近些年大跨度网壳结构强震失效机理领域的研究进展基础之上,介绍了适用于网壳结构强震失效机理分析的基于荷载域全程响应的分析方法,以及在该方法中引入材料损伤累积的研究过程;定义了网壳结构在强震作用下的两类失效模式,即由几何非线性引起的动力失稳和由过度塑性损伤导致的动力强度破坏;论述了基于模糊数学中模糊综合判断理论的判别网壳结构强震失效模式的方法;在此基础上,对网壳结构动力损伤模型的建立也进行了阐述,并对网壳结构在强震下失效极限的确定方法进行了总结。图5表3参20     

增量动力分析在单层网壳倒塌评估中的应用

增量动力分析已经成为结构抗震性能评估的重要方法之一,但其在空间结构中的应用还处于空白.本文利用增量动力分析方法对某单层网壳进行了抗震性能评估.以地震峰值加速度和最大位移为地震动参数和工程需求参数对该网壳进行了增量动力分析.根据分析结果,计算了该网壳在任意峰值加速度下的倒塌概率,结合地震动危险性曲线,得到了该网壳的年度平均倒塌概率.计算结果表明,该单层网壳具有较高的抗倒塌性能;增量动力分析可以应用于单层网壳的地震倒塌评估.     

网壳结构失效机理研究现状

网壳结构的倒塌模式及失效机理研究一直是土木工程界研究的热点。对国内外网壳结构在静力和动力作用下的失效机理研究现状进行了总结和归纳。通过非线性有限元分析,能够精确模拟网壳结构在静力作用下的失效模式及极限承载力;通过动力时程分析,能够模拟网壳结构在特定动力荷载作用下的失效模式,对网壳结构失效模式判别的方法进行了评述,提出了建议从鲁棒性、易损性、冗余度及连续倒塌等多个方面进行深入探讨,建立一个合理的网壳失效判别准则。     

网壳结构动力稳定性发展和应用研究

网壳结构多为缺陷敏感性结构,当地震发生时,由于强烈的地面运动而迫使网壳结构产生振动导致网壳结构产生内力和位移,就很有可能会引起网壳结构发生破坏或者倒塌。在有限元软件中,分析存在初始缺陷的网壳结构的动力稳定性时,须要注意时程分析法、初始缺陷、动力稳定判别准则的理论及应用。     

火灾下双层柱面网壳结构连续倒塌分析

采用全过程动态拆除构件法进行火灾下某双层柱面网壳结构的连续倒塌分析,准确地模拟了火灾下网壳结构的连续倒塌行为及连续倒塌过程中构件拆除引起的结构动力响应.火灾下双层柱面网壳结构的关键构件为横向下弦杆及与之相连的受压腹杆,这些构件的失效沿纵、横两个方向的扩展将引起网壳的连续倒塌.连续倒塌过程中网壳结构动力响应的大小与失效构...     

单层柱面网壳风致动力失效特征及简化分析

为简化网壳结构在风荷载下的弹塑性动力失效分析过程,提出了基于动力失效的等效静力风荷载的简化计算方法,使网壳结构的抗风设计同时满足强度和稳定性的要求.通过对单层柱面网壳结构进行风荷载下的静力、动力失效全过程分析,给出了综合Budiansky-Roth准则和Hsu S C准则的动力失效判别方法,以准确、有效地确定网壳结构的动力失效临界荷载系数.结合概念分析和定量计算,指出了风荷载下网壳结构的动力失效模式包括弹性动力失稳破坏、弹塑性动力失稳破坏和塑性动力强度破坏.对比网壳结构的静力、动力失效临界荷载系数,确定了基于动力失效的等效静力风荷载系数,可为网壳结构抗风设计提供参考.     

非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力稳定性

为了研究非对称荷载作用下K6型单层球面网壳结构的动力失稳机理,采用数值模拟和试验方法,依据结构峰值加速度和节点最大位移曲线将失稳过程分为3个阶段:线性阶段、非线性阶段和失稳阶段,定义了两个关键点:临界点和失稳点.研究表明,K6型网壳结构峰值加速度-节点最大位移曲线能够很好地描述结构整体的动力失稳过程,提出用临界点作为判定结构动力失稳的依据更为保守,增大结构刚度能明显提高网壳结构的稳定性;网壳结构危险点的分布位置受荷载的作用形式、荷载的大小以及输入地震波的频谱特性等因素影响,结构在线性阶段危险点点位是相对确定的,而在非线性阶段危险点点位是不确定的.数值模拟分析结果和地震振动台实验结果能够较好地吻合,验证了数值模拟计算的正确性.     

考虑结构不确定性的地震倒塌易损性分析

传统的地震倒塌易损性分析中通常只考虑地震动不确定性的影响。在结构临近倒塌时,通常处于高度非线性状态,会出现结构不确定性与地震动不确定性的耦合放大现象。针对这一问题,将平均值一次二阶矩方法（MVFOSM）与逐步增量动力分析（IDA）相结合,提出了一种可以考虑结构不确定性的基于MVFOSM的随机IDA方法。以五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,采用基于MVFOSM的随机IDA方法对其进行了地震倒塌易损性分析,并利用“龙卷风图”方法对结构抗地震倒塌能力的灵敏度进行了分析。研究表明：结构不确定性的存在使得结构抗地震倒塌能力的对数标准差增加了70%,因此有必要在地震倒塌易损性分析中考虑结构不确定性的影响。     

采用增量动力分析方法确定高层混合结构的性能水准

增量动力分析(IDA)方法是一种基于弹塑性时程分析结果的参数分析方法,能够给出任一性能水准下的结构性能,反映结构在未来可能发生的一系列强震下变化的动态特性、结构的极限变形能力等抗震性能.采用IDA方法对9个不同结构特性的高层钢框架-混凝土核心筒混合结构展开分析,提出了高层混合结构的四个性能水准,并给出了相应的最大层间位移角范围,以作为基于性能设计抗震设计的控制指标.     

三维地震动输入对IDA倒塌易损性分析的影响

地震作用下建筑结构抗倒塌能力是性能化抗震设计的核心目标,基于IDA的倒塌易损性分析能够定量评价结构的抗地震倒塌安全性.本文通过一个8层RC框架结构和一个20层RC框架-核心筒结构的算例,指出仅考虑地震动单一水平分量的IDA分析会高估结构抗地震倒塌安全性;而三维地震动输入下结构可能出现更多的倒塌模式,可更全面地体现整体结...     

长耗能梁-偏心支撑机制对中心支撑钢框架结构抗震性能的影响

为研究地震作用下人字形中心支撑钢框架结构因支撑的部分失效导致的长耗能梁-偏心支撑机制对结构抗震性能的影响,基于ABAQUS建立了6层人字形中心支撑钢框架结构数值模型,开展了增量动力分析与易损性分析,对比了考虑与不考虑长耗能梁-偏心支撑机制时结构抗倒塌性能的差异,分析了结构的损伤演化过程。结果表明:长耗能梁-偏心机制改变了结构的失效过程,抑制了薄弱层的产生与发展,对结构抗震性能具有显著影响,算例结构的倒塌富余度提高20%以上; 梁的抗弯刚度对长耗能梁-偏心支撑机制具有一定影响,较大的刚度将不利于该机制的形成,降低了结构的抗倒塌能力; 在人字形中心支撑钢框架结构体系的设计与分析中,宜考虑长耗能梁-偏心支撑机制,否则将低估结构的抗倒塌性能。     

不同极限位移BRB的RC框架结构#br# 抗地震倒塌性能研究

设计6个装有不同极限位移BRB的RC框架结构,基于OpenSees建立相应的有限元模型并验证模型的可行性和BRB模拟准确性,对装有不同极限位移BRB的RC框架结构模型进行增量动力分析和地震易损性分析,研究不同极限位移BRB的RC框架结构抗地震倒塌性能。研究表明：随着BRB极限位移的增加,结构抗倒塌性能得到提升;当系数小于1.2倍时,罕遇地震下结构中出现BRB失效概率大于5%,当系数大于1.2倍时,BRB极限位移提高对结构抗倒塌性能提高有所下降;《建筑消能减震技术规程》（JGJ 297—2013）对消能减震装置极限变形取12倍安全系数是合理的。     

基于楼板双向受拉模型的钢框架结构连续倒塌分析

组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。     

Seismic performance of moment resisting steel frame subjected to earthquake excitations

This study presents static and dynamic assessments on the steel structures. Pushover analysis (POA) and incremental dynamic analysis (IDA) were run on moment resisting steel frames. The IDA study involves successive scaling and application of each accelerogram followed by assessment of the maximum response. Steel frames are subjected to nonlinear inelastic time history analysis for 14 different scaled ground motions, 7 near field and 7 far field. The results obtained from POA on the 3, 6 and 9 storey steel frames show consistent results for both uniform and triangular lateral loading. Uniform loading shows that the steel frames exhibits higher base shear than the triangular loading. The IDA results show that the far field ground motions has caused all steel frame design within the research to collapse while near field ground motion only caused some steel frames to collapse. The POA can be used to estimate the performance-based-seismic-design (PBSD) limit states of the steel frames with consistency while the IDA seems to be quite inconsistent. It is concluded that the POA can be consistently used to estimate the limit states of steel frames while limit state estimations from IDA requires carefully selected ground motions with considerations of important parameters.     

汶川地震典型RC框架结构抗倒塌加固效果分析

以汶川地震震中附近的一栋典型RC框架结构为背景,分别采用普通支撑、防屈曲支撑(BRB)和粘滞阻尼器支撑3种加固方案来提高其抗震能力,并采用基于动力增量分析(IDA)的地震倒塌易损性分析方法,对各种加固方案的抗倒塌能力及其影响参数进行了分析。结果表明:以结构抗倒塌能力为目标,粘滞阻尼器支撑加固方案的效果优于BRB加固方案,而BRB方案的加固效果要优于普通支撑加固方案;相同参数情况下,A型支撑布置方案的加固效果优于X型支撑加固。     

Seismic capacity assessment of postmainshock damaged containment structures using nonlinear incremental dynamic analysis

This paper investigates the structural performance and seismic capacity of the postmainshock damaged containment structure through the incremental dynamic analysis (IDA). To evaluate the seismic capacity with minimum uncertainty, the damage measure (DM) and intensity measure (IM) for IDA curves are selected in term of the coefficient of variation. The IDA using mainshock records is implemented to examine the seismic damage process of a containment structure and determine key damage states. The static cyclic loading analysis and aftershock IDA are also conducted on mainshock‐damaged containment structures to investigate the effect of initial damage states on the dynamic characteristics of structures. Finally, based on IDA results, limit states of a containment structure are defined using a generalized multidimensional limit‐state function that allows considering the dependence between the mainshock‐damaged level and residual seismic capacity. These proposed bidimensional limit‐state functions can be used in the fragility analysis and risk assessment of containment structures under mainshock–aftershock, which can improve the accuracy of seismic assessment.