考虑下部支承影响的柱面网壳结构强震失效机理及灾变控制研究

发布时间：2018-03-21 05:07

本文选题：网壳结构　切入点：支承结构　出处：《广州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：网壳结构是一种颇受国内外关注、有广阔发展前景的大跨空间结构形式。因其具有整体性能好、结构受力合理、覆盖跨度大、技术经济指标优越、建筑造型灵活优美等特点而得到了日益广泛的应用。目前,对网壳结构在地震等动力作用下的动力性能、弹塑性地震响应、动力稳定性以及强震作用下网壳结构的失效机理有了较深入的研究。这些研究成果大多是针对网壳结构自身开展的,以三向铰支或固定支座简化模拟网壳结构的支承情况。然而,在实际工程中,网壳结构通过下部支承体系支承于地基上。因此,在网壳结构强震失效机理的研究中若不考虑支承结构对网壳结构失效特征的影响,分析结果将与实际情况产生较大偏差。正是基于这些实际中存在的问题,本文对考虑下部支承影响的网壳结构在强震作用下的失效机理及灾变控制方法开展研究,这些内容具体包括:1、考虑支承刚度影响的网壳结构自振特性分析支承刚度是影响结构动力特性及强震失效特征的重要因素,自振特性是结构固有的特性,它对研究网壳结构在强震作用下的失效特征有着重要的影响。因此,本文首先系统的分析了支承刚度对单层柱面网壳结构自振特性的影响。大跨空间结构的支承结构形式非常丰富,为了便于分析,本文采用四种不同截面的钢柱作为代表研究其对自振特性的影响。首先,利用ABAQUS软件建立了网壳结构连同下部支承结构的整体分析模型,支承结构采用弹性材料假定,网壳结构杆件采用基于ABAQUS用户材料子程序(UMAT)的功能编制的考虑损伤累积的材料本构模型。其次,对不同支承刚度的单层柱面网壳结构的自振特性进行分析,分析不同截面钢柱对结构自振特性(自振频率、阵型等)的影响;最后,对单层柱面网壳结构自身参数(矢跨比、长宽比、屋面质量等)进行分析,考察其对整体结构自振特性的影响。2、考虑支承影响的网壳结构强震失效机理研究本文采用动力增量分析方法(IDA)对考虑不同支承形式的网壳结构进行强震失效分析。首先,通过大规模的参数分析,总结了强支承和弱支承网壳结构在强震作用下的两种失效模式。其次,本文分别对柱间无支撑和柱间设置普通支撑的单层柱面网壳开展强震失效分析,记录其在强震作用下的各项特征响应,获得了采用不同支承体系的网壳结构的失效特征;统计网壳结构失效时刻的各项特征响应,对网壳结构进行强震失效判别,得到网壳结构的损伤程度以及极限承载力。最后,通过系统的数值分析,全面考察了不同的网壳结构参数(矢跨比、长宽比、屋面荷载、初始几何缺陷等)对网壳结构强震失效特征响应及失效特征的影响规律。3、采用柱间防屈曲支撑的网壳结构灾变控制研究防屈曲支撑(BRB)作为一种新型的耗能减震支撑构件受到国内外广泛的关注。为了更好的提高网壳结构的抗震性能,降低结构在地震作用下的损伤,本文通过设置柱间防屈曲支撑,对单层柱面网壳结构开展灾变控制研究。首先,将防屈曲支撑网壳结构体系在强震作用下的全过程特征响应分别与柱间无支撑、设置普通支撑的网壳结构的特征响应进行对比分析,阐述防屈曲支撑的减震机理及减震效果;其次,通过设置不同的防屈曲支撑设计参数,考察防屈曲支撑对网壳结构灾变控制的影响;并通过对典型算例的统计归纳,总结了设置不同防屈曲支撑的三种典型失效模式,并为防屈曲支撑合理设计参数的选取提供参考;最后,开展大规模的参数分析,系统考察防屈曲支撑设计参数以及结构参数对网壳结构强震失效特征的影响规律,考察了防屈曲支撑屈服强度、支承钢柱腹板高度、网壳结构矢跨比等结构参数对防屈曲支撑参数选取的影响,并提出了防屈曲支撑合理截面面积取值范围。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU399

【参考文献】