单层球面铝合金网壳结构强震失效机理及易损性研究

发布时间：2020-06-09 00:47

【摘要】：近年来,空间网壳结构逐渐受到工程师的青睐,被广泛应用于大型公共建筑中,如体育场馆、会展中心以及机场航站楼等。其作为一个地区甚至一个国家的标志具有非常重要的政治和经济意义。地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害,能够造成巨大的人员伤亡和财产损失,带来十分严重的社会影响。大跨空间网壳结构因其卓越的抗震性能,往往成为地震灾害发生后群众的避难所。然而,一些空间网壳结构在强烈地震的作用下也遭受了不同程度的破坏甚至倒塌。即使地震后的网壳结构并未发生局部或者整体倒塌,震后的修复费用也相当庞大,结构功能失效衍生的经济损失及社会影响等非直接损失往往更为严重。随着铝合金材料应用于空间网格结构越来越广泛,铝合金空间网格结构抗震性能及失效机理等研究显得尤为重要。因此,开展铝合金网壳结构强震失效机理以及地震易损性研究,确保铝合金网壳结构的安全性能,减少铝合金网壳结构地震破坏的经济损失已成为空间结构理论研究的重要工作。本文正是基于这样的背景系统开展单层球面铝合金网壳结构强震失效机理及地震易损性研究,主要内容如下:(1)单层球面铝合金网壳结构的强震失效特征分析首先,本文利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了单层球面铝合金网壳结构的有限元分析模型,采用了基于ABAQUS二次开发的子程序(UMAT)编制适用于空间结构的铝合金材料本构模型;其次,对典型的铝合金网壳结构进行强震失效特征分析,得到了强震作用下铝合金网壳结构的特征响应;最后,通过大规模参数分析,考察了单层球面铝合金网壳结构强震失效特征响应随不同参数(矢跨比、杆件截面、屋面荷载等)的变化规律,获得了结构参数对强震失效特征响应的影响规律。(2)单层球面铝合金网壳结构的强震失效机理首先,通过对数据进行大量统计分析,根据单层球面铝合金网壳结构在强震作用下的典型失效特征,获得了该类结构的强震失效模式;然后,考虑影响单层球面铝合金网壳结构失效模式的特征响应(1P杆件比例、8P杆件比例、相对最大节点位移等),提出了基于结构特征响应的强震失效判别方法;最后,利用模糊数学中的模糊综合判别方法,建立了单层球面铝合金网壳结构强震失效模式模糊判别的数学模型,提出了单层球面铝合金网壳结构强震失效模式判别准则。(3)单层球面铝合金网壳结构的地震易损性研究首先,系统阐述铝合金网壳结构地震易损性的分析原理,基于对大量算例中强震失效特征响应的统计,利用MATLAB软件拟合了单层球面铝合金网壳结构的地震损伤模型;其次,建立了单层球面铝合金网壳结构地震损伤分类标准,给出了铝合金网壳结构地震易损性分析基本步骤;最后,通过所建立的地震损伤模型和破坏等级划分标准,对典型的单层球面铝合金网壳结构进行了地震作用下的易损性分析,获得了地震易损性曲线及影响规律,为单层球面铝合金网壳结构的抗震设计理论提供依据。
【图文】：

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e.南京牛首山的佛顶宫 f.中国现代五项赛事中心图 1-1 铝合金大跨度空间结构Fig. 1-1.Aluminum alloy large span spatial structure地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害，，能够造成巨大的人员伤亡和物质财富损

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图 2-2 单层球面铝合金网壳结构编号示意图m of single-layer spherical aluminum alloy retic球面铝合金网壳结构，因此在非线性分及大变形等参数。通过分析选取了 Be
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU399

【参考文献】