单层柱面网壳结构HDR支座隔震性能试验研究

通过对基础隔震的单层柱面网壳缩尺模型进行正弦波扫频和多组实际地震波激励的振动台试验,系统研究了水平地震作用下HDR支座的隔震性能.分别测试了无隔震网壳和基础隔震网壳模型的动力特性、一致激励和行波激励下结构的加速度、位移及杆件应变等动力响应,分析了行波效应对隔震大跨网壳屋盖地震响应的影响.试验结果表明:HDR支座基础隔震有效延长大跨网壳结构的自振周期,大幅度降低隔震层以上结构地震响应,隔震后上部结构的运动趋于同步;行波激励下,结构地震响应沿地震波传播方向相对逐渐增大,地震波传出端附近的隔震支座剪切变形明显增大,按一致激励设计偏于不安全.     

单层柱面索拉网壳结构静力特性分析

柱面索拉网壳是一种混合形式的单层网壳,常用于玻璃采光顶支承结构.本文讨论了这种结构的静力特性,比较了在满跨荷载作用下单层柱面索拉网壳和普通柱面网壳的位移及钢杆件应力,然后计算了各种参数(钢杆件截面、索截面、索初始预应力、长跨比、矢跨比)对柱面索拉网壳结构静力特性的影响,计算结果表明:单层柱面索拉网壳的静力特性优于单层柱面网壳;单层柱面索拉网壳的位移随着钢杆件截面和索截面的增大而减小;一定的初始预应力对索拉网壳的静力特性影响很大;随着矢跨比增大,柱面网壳的位移先增大后减小;结构的位移和钢杆件应力随长跨比的增大而增大.     

应用摩擦摆支座的单层球面网壳地震响应分析

为研究摩擦摆支座对网壳结构抗震性能的影响,本文分析摩擦摆支座的隔振机理,应用LS-DYNA有限元软件对摩擦摆支座进行实体建模,并验证该种建模方法的正确性。将静力作用下的铰支座和摩擦摆支座单层球面网壳的力学性能进行对比,结果表明应用摩擦摆支座使网壳结构的初始变形增大;在此基础上,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳施加不同强度的地震动,从杆件轴力、节点加速度和节点相对位移三个方面对结构的动力响应特性进行分析,并讨论摩擦摆支座在单层球面网壳结构中的有效性和适应性,得到随着地震动强度的增加,轴力振动幅值减小的杆件数目及加速度和相对位移减小的节点数目也是增加的结论。最后,通过对最外环杆件截面加强,对应用摩擦摆支座的单层球面网壳同样进行地震响应分析,讨论外环杆件加强对结构抗震性能的影响。     

蜂窝型柱面网壳结构的参数化设计分析

针对单层蜂窝型柱面网壳结构强度和刚度较低,无法满足大跨度网壳结构需求的特性,提出了一种正放六角锥体系双层蜂窝型柱面网壳。即首层壳面为一类单层蜂窝型柱面网壳,二层壳面沿网壳跨度方向连接各节点。通过在每个单独的六边形网格中添加一个相应的正放六角锥型腹杆来实现网格间的连接,从而提高单元网格的强度和稳定性。单层蜂窝型柱面网壳结构与正放六角锥体系双层蜂窝型柱面网壳力学特性比较分析表明:基于双层网壳结构下的最大位移随着矢跨比的增大而增大,对于水平支撑较好的网壳结构,较小跨径比的结构具有更大的优势;加强后的正放六角锥蜂窝型双层圆柱面网壳刚度远大于单层蜂窝型柱面网壳结构。     

三心圆柱面网壳弹塑性地震响应分析

通过对不同跨度、不同长度、不同支承形式以及不同厚度的三心圆柱面网壳进行数值计算,考察其在设防烈度及罕遇地震作用下的弹塑性动力响应特点.所有柱面网壳模型的杆件截面均根据非抗震设计工况满应力优化设计确定,并满足多遇地震作用的验算.通过对杆件进行单元细分并引入初始缺陷以有效模拟压杆的失稳.由规范反应谱生成三向人工波,采用非线性时程法计算网壳的弹塑性响应.基于计算结果,统计了7度、8度中震及大震作用下的结构塑性变形发展特点和塑性杆件分布区域.研究表明:网壳长度、跨度和厚度的改变会使结构出现较大的弹塑性响应差异;仅满足小震验算的三心圆柱面网壳在中震和大震作用下可能会失效,且失效结构的薄弱位置主要位于距支座1/4跨度的区域;网壳从薄弱区域杆件出现塑性应变到整体结构失效的时间间隔很短.为满足"三水准"的抗震设防目标,建议三心圆柱面网壳的抗震设计进行中震及大震验算.     

矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能影响

以单层柱面网壳结构为研究对象,利用汶川地震波对该类结构进行了时程地震反应分析,考察了结构的地震响应和抗震性能,研究了其在地震作用下的动力失稳特点。选取了投影尺寸相同、矢跨比不同的单层柱面网壳,分析了矢跨比对单层柱面网壳动力稳定性能的影响。     

球节点刚度对单层柱面网壳地震响应影响随PGA变化的规律

已有研究发现单层柱面网壳焊接空心球节点刚度对结构的地震响应有一定影响,为了解此影响随PGA(地震动峰值加速度)变化的规律,对相同尺寸的单层柱面网壳精细化模型和常用模型进行了地震响应对比分析。其中精细化模型是按照空心球节点和钢管杆件的实际尺寸建立的壳单元模型;常用模型采用梁单元建模,不考虑球节点。改变PGA后,对比2种模型相同位置节点的位移时程曲线可以看到:随着PGA的增加,精细化模型与常用模型的节点位移响应差值越来越大;PGA超过结构的失稳临界值后,随着PGA的增加,加大精细化模型节点壁厚对提高结构抗失稳能力的作用越来越小。     

单层网壳结构的粘滞阻尼器减振分析

在单层网壳上设置控制系统,可有效地提高结构的抗震性能;如何在结构中合理地布置粘滞阻尼器,从而取得理想的控制效果,是当前亟待解决的问题.本文提出无控单层网壳结构在地震波作用下,所有时间增量步两端节点相对位移的绝对值的和较大的杆件所在的区域为粘滞阻尼器的优化布置区域.以单层柱面网壳为例,对比分析了按本文提出的粘滞阻尼器布置准则布置阻尼器与采用其他布置方法对网壳结构减振效果的不同,并讨论了布置粘滞阻尼器对结构节点位移和极限承载力的改善.     

冲击荷载作用下带下部钢管柱单层球面网壳结构动力响应分析

为研究带下部钢管柱的单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应,在ANSYS/LS DYNA中建立70 m跨度带下部钢管柱的K8型单层球面网壳与正方体冲击物的数值模型并进行数值分析。根据结构动力响应和最终变形,总结了结构在冲击荷载作用下的4种响应模式,并分析了各响应模式下的动力响应（冲击力、节点速度、节点位移、杆件应力）特点。通过改变冲击点位置以及下部柱高度等参数,分析这些参数对带下部钢管柱的单层球面网壳结构响应模式的影响,揭示了结构响应随各参数的分布规律。研究结果表明:水平侧向冲击作用下结构的冲击力主要为等腰三角形脉冲荷载;冲击柱顶点时,上部结构有杆件失效,结构的节点水平位移和杆件应力最大;冲击柱高度较低时,冲击力峰值较小,节点最大水平位移和杆件最大应力较大。     

内外双重张弦网壳结构罕遇地震下的弹塑性动力响应分析

通过对不同跨度、不同初始预张力、不同下部结构形式、不同支座连接条件、不同矢跨比以及不同内弦支结构尺寸的内外双重张弦网壳结构进行数值计算,考察其在罕遇地震作用下的弹塑性动力响应特点.所有模型的网壳杆件均采用非抗震荷载工况满应力优化设计,并满足多遇地震验算.地震波采用两条天然波和由规范反应谱生成的三向人工波.采用非线性时程...     

单层鞍形网壳强动力荷载作用下的破坏模式

采用ANSYS程序,利用全过程分析方法对两种不同网格形式的单层鞍形网壳结构在强简谐、地震荷载下的动力响应规律进行研究,提取最大节点位移、应变能、进塑性杆件比例等多项响应指标,绘制其随荷载幅值增大的变化曲线,总结单层鞍形网壳的动力失效模式,剖析其失效机理,分析了地震作用下结构响应随矢跨比的变化规律.研究结果表明,两类网格的单层鞍形网壳均具有良好的抗震性能,在强动力荷载作用下发生动力强度破坏,可区分为脆性破坏和延性破坏两种失效模式.地震作用下结构破坏模式均为延性强度破坏.     

约束屈曲支撑在单层网壳减震控制中的应用研究

采用有限元分析程序ANSYS,分别对带有约束屈曲支撑(Bckling Restrained Braces,简称BRBs)的单层柱面网壳、单层球面网壳进行动力时程响应分析,分别考虑了水平及竖向地震作用.比较各种情况下网壳节点位移和杆件内力变化情况,综合研究了约束屈层支撑在四边支承单层柱面网壳和单层球面网壳的适用性,探讨了如何布置约束屈层支撑,分析了约束屈层支撑减震性能.     

多维多点输入下压电智能网壳结构的动力稳定性分析

以40 m跨度K6型单层球面网壳为研究对象,采用时程分析法对大跨空间网壳结构进行了多维多点输入和单点一致输入下的地震响应分析,比较了2种地震荷载作用下的结构响应;将大跨空间网壳结构中受力较大的杆件替换为压电智能杆件,对比分析了多维多点输入下结构安装压电智能杆件前后的地震响应变化。结果表明:多维多点输入相对单点一致输入对大跨空间网壳结构会产生更加不利的影响,在网壳结构的抗震设计中是必须考虑的;安装压电智能杆件后结构多数杆件的地震响应明显减小,达到了稳定控制的效果。     

双层柱面网壳弹塑性抗震性能

对双层柱面网壳的弹塑性抗震性能进行了探讨。采用理想弹塑性模型 ,通过结构非线性分析程序ADINA ,对双层柱面网壳结构进行了地震作用下的弹塑性分析。利用EL Centro地震波对网壳结构进行时程地震反应分析 ,考察了杆件进入塑性后网壳的地震响应和抗震性能 ,揭示了这类网壳的弹塑性性能特点     

爆炸荷载作用下单层柱面网壳的动力响应

以单层柱面网壳为研究对象,分析内部中心爆炸荷载作用下结构的动力响应.利用显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA对跨度为30m×45m的单层柱面网壳在不同炸药当量时上部网壳的节点竖向位移和杆件塑性发展进行分析,得出3种不同的损伤模式:轻微塑性损伤、严重塑性损伤和泄爆塑性损伤.改变屋面板厚度和檩托小立柱截面面积,发现屋...     

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。     

单层柱面索拉网壳结构动力特性分析

柱面索拉网壳是一种新型的玻璃采光顶支撑结构。讨论这种结构的动力特性,比较单层柱面索拉网壳和单层柱面网壳的自振频率及其相应振型。通过计算,分析长跨比、矢跨比、索截面、索初始预应力、钢杆件截面对柱面索拉网壳动力特性的影响。计算结果显示:单层柱面索拉网壳的动力特性优于单层柱面网壳;单层柱面索拉网壳的自振频率随着钢杆件及索截面的增大而增大,随长跨比的增大而减小。索的初始张拉力对索拉网壳的动力特性影响很大。     

双层柱面网壳的减震性能研究

目前关于网壳结构减震的研究,国内外均刚刚起步,同时双层柱面网壳结构在地震作用下的动力响应是不容忽视的。因此,本文从双层柱面网壳的受力特性出发,利用结构动力学原理,对双层柱面网壳结构在替换部分杆件后的减震效果进行了分析。其中包括布置位置、布置数量以及地震波的调幅加速度等方面的研究,通过合理的模拟和计算,表明双层柱面网壳在粘滞阻尼器作用下的减震效果良好,用粘滞阻尼器替换部分杆件是一种有效的减震方法。     

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.     

网壳屋面杆件轴力在地震波下的动力响应分析

通过工程实例,采用线性动力时程分析法对网壳结构进行在El-Centro地震波下的动力响应分析,得到了网壳屋面的轴力分布规律,为网壳结构的设计以及地震研究提供参考。