强震下考虑初始缺陷的单层网壳极限荷载研究

发布时间：2021-05-18 01:54

　　单层网壳结构在空间中三维受力,具有刚度大、自重轻、造型美观等优点,广泛应用于人流密集的大型公共建筑中。这类结构遭遇地震作用时一旦发生倒塌,将会造成重大的人员伤亡。研究单层网壳的动力稳定时,初始缺陷的影响不可忽略。本文以单层网壳结构为研究对象,利用有限元软件OpenSEES,采用增量动力分析（IDA）方法,研究了强震作用下初始缺陷对单层网壳极限荷载的影响,通过地震模拟振动台试验研究了单层柱面网壳结构在强震作用下的倒塌过程,并对倒塌试验进行了有限元分析。主要研究内容及成果如下:（1）建立跨度15m、不同长宽比的四边支承单层柱面网壳有限元模型,研究了强震下初始缺陷对其极限荷载和破坏模式的影响。结果表明:与理想柱壳相比,考虑整体缺陷后,长宽比为1.0、1.4、2.0的柱壳极限荷载分别降低了23%、29%和37%;在此基础上考虑杆件缺陷后结构的极限荷载继续降低,降低比例均在10%以内。初始缺陷使结构的塑性发展程度降低,对于跨度较小的四边支承单层柱面网壳,考虑初始缺陷前后结构的破坏模式没有改变。（2）建立跨度80m、不同矢跨比的K6型单层球面网壳有限元模型,研究了强震下初始缺陷对其极限荷载和破坏模... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 单层网壳结构的应用与发展
    1.3 单层网壳结构国内外研究现状
        1.3.1 单层网壳结构强震失效机理研究现状
        1.3.2 单层网壳初始缺陷研究现状
    1.4 课题来源及本文主要工作
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 本文主要工作
第2章 单层网壳结构有限元模型建立
    2.1 OpenSEES软件简介
        2.1.1 概述
        2.1.2 架构体系
    2.2 材料、截面、单元类型介绍
        2.2.1 钢管材料本构
        2.2.2 截面恢复力模型
        2.2.3 单元类型
    2.3 单层网壳结构有限元模型
        2.3.1 建模过程
        2.3.2 无缺陷单层柱面网壳时程分析
    2.4 本章小结
第3章 强震下初始缺陷对单层柱面网壳极限荷载的影响研究
    3.1 计算模型
    3.2 考虑整体缺陷
        3.2.1 整体缺陷幅值的影响
        3.2.2 极限荷载对比
        3.2.3 塑性发展程度对比
    3.3 考虑杆件缺陷
        3.3.1 极限荷载对比
        3.3.2 塑性发展程度对比
    3.4 本章小结
第4章 强震下初始缺陷对单层球面网壳极限荷载的影响研究
    4.1 球面网壳计算参数
    4.2 考虑整体缺陷
        4.2.1 极限荷载对比
        4.2.2 塑性发展程度对比
    4.3 考虑杆件缺陷
        4.3.1 极限荷载对比
        4.3.2 塑性发展程度对比
    4.4 本章小结
第5章 单层柱面网壳模型强震倒塌试验研究及有限元分析
    5.1 试验概况
        5.1.1 模型设计
        5.1.2 钢管材性试验
        5.1.3 测点布置及数据采集
        5.1.4 加载方案
    5.2 试验过程及现象
        5.2.1 动力特性测试
        5.2.2 常遇地震作用阶段结果分析
        5.2.3 强地震作用阶段结果分析
    5.3 试验数值模拟
        5.3.1 有限元模型的建立
        5.3.2 动力特性
        5.3.3 位移响应
        5.3.4 塑性发展过程
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
攻读硕士学位期间所参与的课题研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]杆件初始缺陷对单层凯威特球面网壳地震响应影响研究[J]. 杨大彬,吴金志,王天佳,胡明娜,李思遥.  建筑结构学报. 2018(03)
[2]单层网壳结构稳定性分析方法研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,刘齐齐,张郁林.  工程力学. 2015(07)
[3]单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,张郁林,刘齐齐.  建筑结构学报. 2015(06)
[4]考虑杆件缺陷单层网壳动力稳定分析[J]. 王尚麒,孙建恒,王国栋,马腾飞.  河北农业大学学报. 2015(02)
[5]强震下单层纵边支承柱面网壳连续倒塌模式及机理[J]. 周海涛,张毅刚,吴金志.  空间结构. 2015(01)
[6]网壳结构强震失效机理关键理论问题[J]. 范峰,支旭东.  工业建筑. 2015(01)
[7]网壳结构失效机理研究现状[J]. 刘文政,孙会社,于立强.  工业建筑. 2014(S1)
[8]网壳结构考虑杆件失稳过程的整体稳定分析[J]. 田伟,董石麟,干钢.  建筑结构学报. 2014(06)
[9]地震作用下单层柱面网壳倒塌机理分析与试验研究[J]. 丁阳,刘碧文,葛金刚.  地震工程与工程振动. 2013(02)
[10]单层球壳模型结构振动台试验研究[J]. 叶继红,潘锐.  建筑结构学报. 2013(04)

硕士论文
[1]面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与初步开发[D]. 凌炯.重庆大学 2004



本文编号：3192883