下部支承对网壳结构强震响应影响规律研究

随着社会的发展,网壳结构逐渐得到广泛的应用。以往的研究往往集中在单层网壳上,并只单一的研究上部网壳部分的强震响应。基于此,本文设计带下部支承的双层倾斜柱面网壳,并基于有限元软件ABAQUS研究下部支承高度、下部支承刚度对网壳结构的强震响应影响规律。结果表明,下部结构刚度、高度对网壳结构强震响应影响具有规律性。     

网壳结构强震失效机理关键理论问题

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,其在强震下的失效机理这一基础理论问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。为此,总结了近些年在网壳结构强震失效机理领域的一些研究进展,介绍适用于网壳结构强震失效机理研究的基于多重响应的荷载域时程分析方法,阐述网壳结构在强震下的两类失效模式及其失效机理。在此基础上,对在网壳结构强震失效机理分析中的三个重要效应,即材料损伤累积效应、地震动空间变化性效应、下部支承结构影响,分别进行讨论及总结。     

考虑下部支承效应的单层柱面网壳结构抗震性能研究

为研究下部支承对单层柱面网壳整体结构抗震性能的影响,建立了包含下部支承的整体结构有限元模型。通过增量动力分析方法对典型算例开展参数分析,分析了下部支承刚度、屋面荷载等参数对整体结构抗震性能的影响规律。结果表明：考虑下部支承与单层柱面网壳的耦合效应后,结构的自振频率减小,整体结构的刚度明显减弱;单层柱面网壳耦合体系的强震失效模式为强支承结构的网壳动力强度破坏与弱支承结构的支承动力强度破坏;随着支承刚度的增加,整体结构的承载力先减小后增大,网壳结构的塑性发展程度先增加后减小,下部支承结构的塑性发展程度逐渐减小;支承刚度越大,屋面荷载对结构承载力的影响越明显,整体结构的承载力随着屋面荷载的增加逐渐降低;考虑下部支承后整体结构的承载力降低了42.4%~85.5%,降低的原因主要包括下部支承结构的动力放大作用和柱间的不同步效应。     

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     

下部支承柱受冲击作用时单层柱面网壳的动力响应分析

为研究单层柱面网壳在下部支承结构受到冲击荷载作用时的动力响应,建立带有下部支承柱的36m×20m三向网格网壳,根据结构的应力和变形,将结构在冲击荷载作用下的动力响应分为3种模式.分析了网壳在不同响应模式下的变形特征,并对冲击荷载作用下的网壳结构塑性发展规律进行了研究.通过改变冲击物的质量、冲击速度和冲击作用点的位置,讨...     

双层柱面网壳与下部支承静力相互作用研究

柱面网壳结构由于可以提供优美的外形以及开阔的内部空间,越来越多地应用于大跨度空间结构。本文基于MST空间结构设计软件,针对方形平面双层柱面网壳,系统考察了不同支承条件下网壳杆件的内力变化与支承侧向反力、结构位移等静力响应,并在此基础上对结构用钢量进行了优化。分析结果显示,结构采用固定支承时上下弦杆件皆受压;弹性支承时上弦受压、下弦受拉;固定与弹性支承两种情况下,腹杆内力方向相反。结构用钢量、内力、支承侧向反力随着支承刚度增加呈减小趋势。同时,支承侧向刚度在1.26~1.67 k N/mm时,结构响应对支承刚度变化最敏感。     

单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及地震易损性

通过有限元分析软件ABAQUS建立了单层柱面铝合金网壳结构的有限元分析模型,利用增量动力分析方法（IDA）对网壳结构进行强震作用下动力响应全过程分析,获得了单层柱面铝合金网壳结构强震失效模式。基于模糊数学理论提出单层柱面铝合金网壳结构强震失效判别方法,结合结构损伤理论拟合网壳结构强震损伤因子,通过大规模参数分析定义适用于铝合金网壳结构的损伤程度分级,对铝合金网壳结构不同损伤状态进行划分。通过随机抽样选取一定数量的结构-地震样本,对铝合金网壳结构开展地震易损性分析,通过回归分析建立地震易损性函数,获得单层柱面铝合金网壳结构的概率地震易损性曲线。结果表明：通过结构地震易损性分析可以看出铝合金网壳结构具有良好的抗震性能,在强震作用下保持基本完好或仅有轻微破坏的概率较大。     

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。     

柱面网壳结构体系性能分析

本以马家军室内田径训练馆屋面网壳设计为例,分析了柱面网壳的受力规律及其与下部支承结构刚度的关系,结果表明柱面网壳结构对边界条件非常敏感,提出网壳包络设计思想,得出了一些有益的结论和建议 。     

双层柱面网壳及其支承结构的位移控制

本文结合工程实例对网壳结构在无水平拉杆时，并且支承结构抗侧移刚度较差的情况下位移控制及受力特性进行了分析讨论。阐述了网壳及其支承结构协训工作，整体空间受力特点，验证了实际工程应用的可行性。     

齐齐哈尔体育馆网壳屋盖结构设计

齐齐哈尔体育馆屋盖是用三片四边形的双曲抛物面网壳结构组成。本文对此工程的结构设计、理论分析和计算结果作了简要的介绍。     

围岩级别对强震作用下隧道地震响应的影响

汶川地震表明,山岭地区公路隧道衬砌结构可能在强震作用下发生严重的损害,而围岩条件是震害现象的重要影响因素之一.针对典型公路隧道在六种围岩条件下的地震响应进行了有限元时程分析.结果表明,围岩条件较好时,岩体强度高,在强震作用下破坏较小,因此在相同的地震波作下,隧道位置处加速度响应较大,而地震附加应力越小;围岩条件较差时,...     

板锥网壳结构的抗震分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理、技术经济效益良好的新型空间结构形式。分别采用振型分解反应谱法和时程分析法对板锥网壳结构进行了地震响应分析 ,得出了可应用于工程实践的重要结论。     

预应力网壳结构中加劲板式橡胶支座的计算模型及设计

浅网壳施加预应力的目的,一是调整网壳内力分布,控制网壳变形;二是保证网壳在正常使用阶段基本成自平衡系,减小网壳在支座处的巨大水平推力,使下部支承结构始终处于小偏心受压状态,充分发挥支承结构的承重作用。这类结构的支座选型十分重要。分析表明采用综合力学性能好的加劲板式橡胶支座较为合理。本文介绍了一种预应力网壳的加劲板式橡胶支座模型设计方法。采用这种方法设计的支座能使网壳较充分地利用预应力,施工期间下部支承所受的最大水平外力只不过是橡胶垫与预埋板之间产生的最大静摩擦力而已;在正常使用阶段则能保证预应力网壳本身基本构成力自平衡系,并有效地将网壳与支承结构连成整体。     

大地震作用下,下部结构对钢穹顶破坏性能的影响

给出大地震作用下下部结构对钢穹顶破坏性能影响的研究。全方位的动力响应分析法用于研究大地震下带下部结构的钢穹顶的破坏特性和自振特性。带下部结构的钢穹顶的2种典型破坏模式,被证明符合下部结构的刚度要求。建议将失效准则用于评估单层钢穹顶的极限强度。通过分析可知,在大地震作用下,下部结构对钢穹顶的失效特征和极限强度有很大的影响。所以在研究和设计阶段必须考虑下部结构。     

正交正放单层鞍型网壳在强震下的失效研究

对跨度40m正交正放单层鞍型网壳在强震作用下的失效机理进行研究。通过典型算例探讨结构在强震作用下的响应特征,考察结构的节点位移、不同屈服程度杆件比例、不同失效程度杆件等多项结构响应随荷载强度递增的变化规律;可认为单层鞍型网壳在强震下发生明显的动力强度破坏,综合结构的典型响应提出一种失效极限荷载的确定方法。在系统参数分析的基础上,讨论高跨比、屋面质量、初始缺陷等因素对结构失效极限荷载的影响规律,并讨论考虑下部支承结构刚度因素对上部鞍型网壳强震失效极限荷载、失效模式的影响规律。     

基于应力比法的双层网壳结构抗风优化

目前对风敏感结构的抗风优化研究主要集中于高层建筑,而对大跨屋盖结构的抗风优化研究较少.以一实际大跨双层柱面网壳为研究对象,基于Gust Loading Factor (GLF)法构造等效静力风荷载,建立空间桁架结构的应力比法抗风优化设计框架和计算程序.编制计算程序进行数值分析表明,通过优化可使结构总重最多降低约84％,且设定杆件截面积下限后所有杆件应力小于容许应力,因此本文方法用于空间桁架结构的抗风优化中简单有效,容易推广至实际工程设计中.     

不同矢跨比单层球面网壳的稳定性态

本文深入分析了工程中常用的六种单层球面网壳的稳定性态,对不同形式单层网壳在不同矢跨比和荷载形式的条件下进行了线性稳定及几何非线性稳定分析,说明单层球面网壳失稳的类型与矢跨比的关系,为工程应用提供有价值的数据资料。     

地震行波激励下单层柱面网壳反应分析

考虑地震波的行波效应,采用不同的视波速,对单层柱面网壳结构在行波激励下反应分别进行了弹性和弹塑性计算分析,并与在一致激励下的地震反应进行对比,考察了两者之间的差异,深入分析了大跨度单层柱面网壳结构在行波激励下的地震反应规律,并得出了一些有益于工程实际的重要结论.     

强震下单层柱面网壳损伤及失效机理研究

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。为在有限元分析中包含这一影响因素,编制了基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性。应用其对单层柱面网壳在强震下的响应进行参数研究,并与基于理想弹塑性材料时的响应对比,讨论考虑材料损伤对网壳失效特征的影响。将单层柱面网壳在强震下失效时刻的多项特征响应进行统计分析,拟合了能够表征网壳损伤程度的损伤模型,建立单层柱面网壳在强震下的失效判别准则。针对实际工程抗震设计中采用损伤累积本构模型计算的困难,提出网壳结构失效极限的简化判别方法。