三心圓柱面網(wǎng)殼彈塑性地震響應(yīng)及失效模式分析.pdf

1、三心圓柱面網(wǎng)殼是大跨空間結(jié)構(gòu)中常用的一種結(jié)構(gòu)形式。對(duì)設(shè)防烈度及罕遇地震下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能進(jìn)行分析，是制定此類(lèi)網(wǎng)殼基于性能的抗震措施和設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)性工作，但目前相關(guān)研究較少。本文在工程調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了跨度、長(zhǎng)度、支承形式以及厚度不同的15個(gè)三心圓柱面網(wǎng)殼基本模型，并借助這些模型系統(tǒng)研究了此類(lèi)各網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在7度、8度設(shè)防烈度（中震）及罕遇地震（大震）下的彈塑性動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)、失效模式和影響因素。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、旁趯?duì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析時(shí)，不僅要考慮桿件的幾何和材料非線性，還應(yīng)考慮桿件失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度退化的影響。本文采用不等比例長(zhǎng)度的四段梁元來(lái)模擬桿件。通過(guò)與規(guī)范軸壓承載力公式的對(duì)比分析，提出當(dāng)桿件初彎曲取1/450桿長(zhǎng)時(shí)能較準(zhǔn)確的模擬桿件的受壓屈曲。
　　⑵對(duì)15個(gè)三心圓柱面網(wǎng)殼基本模型其進(jìn)行非抗震工況下的滿應(yīng)力設(shè)計(jì)，然后分析各模型的荷載傳遞路徑、自振特性及多遇地震下的響應(yīng)特點(diǎn)。研究表明:按照非抗震工況滿應(yīng)力設(shè)計(jì)的柱面網(wǎng)殼模型，其桿件截面均

3、滿足小震彈性驗(yàn)算的要求。
　?、强紤]材料和幾何非線性，并引入能考慮桿件屈曲的分段梁模型，對(duì)各網(wǎng)殼基本模型進(jìn)行7度和8度設(shè)防烈度與罕遇地震下的彈塑性響應(yīng)分析?；谟?jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了7度、8度中震及大震作用下的結(jié)構(gòu)塑性變形發(fā)展特點(diǎn)和塑性桿件分布區(qū)域。研究表明:網(wǎng)殼長(zhǎng)度、跨度和厚度的改變會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的彈塑性響應(yīng)差異;僅滿足小震驗(yàn)算的三心圓柱面網(wǎng)殼在中震和大震作用下可能會(huì)失效，且失效結(jié)構(gòu)的薄弱位置主要位于距支座1/4跨度區(qū)域的;網(wǎng)殼從薄

4、弱區(qū)域桿件出現(xiàn)塑性應(yīng)變到整體結(jié)構(gòu)失效的時(shí)間間隔很短。
　?、葘?duì)柱面網(wǎng)殼的動(dòng)力穩(wěn)定性及失效模式進(jìn)行考察。采用B-R運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)則判斷了柱面網(wǎng)殼的動(dòng)力穩(wěn)定性，并選擇三條地震波和不同頻率的簡(jiǎn)諧荷載考察了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力極限承載能力及失效模式。研究表明:三心圓柱面網(wǎng)殼具有典型的動(dòng)力失穩(wěn)的失效模式;結(jié)構(gòu)的動(dòng)力極限承載能力與荷載頻率及桿件失穩(wěn)有關(guān)。荷載頻率的變化，可能造成結(jié)構(gòu)動(dòng)力極限承載能力幅值發(fā)生極大的改變;荷載頻率不變時(shí)，動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位壓