大跨度网架结构抗垮塌机理分析及加固措施研究
发布时间：2021-07-29 19:30
大跨度结构性能优越,具有很多优点,虽然在实际生活中应用越来越广泛,但也出现了一些问题,尤其是在面临结构垮塌方面的问题。文章依据前人对大跨度结构的研究结果,结合某实际网架结构进行分析研究,提出了结合位移响应和塑性铰比例两者结合的倒塌判断准则,并介绍了其分析理论及分析方法。文章首先对网架结构自身的特性进行分析,之后利用简化的敏感性分析方法对网架结构不同部位不同受力特征的杆件分别进行了分析,初步得到了网架结构的重要构件,以分析的结果为基础,利用动力增量法（IDA）分别对无损和受损结构进行倒塌模拟分析,进一步判断网架中不同杆件的重要性。最后通过对重要构件进行加固,判断加固效果得到最合适的加固措施。具体研究内容如下:（1）利用有限元软件SAP2000进行了模态分析、线性谐响应分析得到了结构的基频约为0.78HZ,结构的水平振型更易被激发出来,对水平荷载更敏感。结构在简谐激励下节点最大位移出现在1.5HZ左右;根据敏感性分析结果得到结构薄弱部位大约在跨度1/5处及底部支座周围,其中上弦拉杆压杆、腹压杆和下弦压杆敏感度更大,说明这些杆件相对重要一些。（2）采用动力时程分析方法对网架无损状态进行倒塌模...
【文章来源】：河北建筑工程学院河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
网架倒
河北建筑工程学院研究生论文10破坏。Ⅰ-弹性阶段；Ⅱ-弹塑性阶段；Ⅲ-塑形阶段；Ⅳ-应变硬化阶段图2-1钢材的拉伸应力-应变曲线Figure2-1Tensilestress-straincurveofsteel2.2.2钢构件的稳定性轴压构件（简称压杆）失稳表现为由挺直的位移转变为显著的弯曲或扭转以至于其无法继续承载。一般钢结构的失稳分为:分支点失稳和极值点失稳，但有些结构的材料虽然达到了屈服，但是由于复杂的构造各个受力杆件相互协同作用结构仍能保持稳定，因此以结构整体承载力为标准可将其分为如下三类。（1）稳定分叉失稳：分叉屈曲后结构依然可以承受荷载增量。轴线压作用下的杆件及中面受压平板具有此类失稳性质。（图2-2a）（2）不稳定分叉失稳：分叉屈曲后结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡，承受轴向荷载的圆柱壳，承受均匀外压的球壳都呈现不稳定分叉屈曲，长细比不大的圆管压柱亦有可能发生。（图2-2b）（3）跃越失稳：结构发生了大幅度变形。虽然在发生跃越失稳后荷载可进一步增加，仍然保持平衡状态，但其位移由上凸变为下凹，不再满足正常使用极限状态。
第2章网架结构分析理论11图2-2（a）稳定分叉失稳图2-2（b）不稳定分叉失稳Figure2-2（a）stabilitybifurcationinstabilityFigure2-2（b）Unstablebifurcationinstability由以上三种屈曲可知当结构构件发生不稳定分叉屈曲将导致构件的极限荷载降低。因此在进行钢结构分析的时候必须考虑其稳定性。本文中的钢网架结构承受轴压力时有可能发生不稳定分叉屈曲，因此在进行分析时需要参考《钢结构设计标准》，其中介绍了轴心受压构件的稳定性计算。0.1AfN（2-1）式中N————表示构件承受的轴力大小A————构件的截面面积————受压构件的稳定系数2.3简谐作用相关理论简谐激励力或者简谐激励位移是简谐激励中最简单的一种周期性激励，对于解释相关规律和特性具有最直观的表达和意义[48]。简谐激励是依靠自身脉动性激起结构的动力响应对结构输入能量，当外界的频率接近于结构某阶自振频率时，结构该阶频率则较易被激发出来，即共振反应，共振发生时振幅将会有激增。但大跨度网架结构构造复杂多种参数相互影响。歌德斯克对网壳结构在简谐激励下进行分析，得出当简谐振动周期0.04s时共振破坏，但将周期改为自振周期的两倍0.08s，结构处于其余参数的共振区域，结构临界荷载降低。进一步说明了我们不能单纯的取结构自振频率作为分析频率需要进行分析不同频率下结构的响应找到最适频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨双层球面网壳结构连续倒塌失效机理研究[J]. 韩庆华,王晨旭,徐杰. 空间结构. 2014(02)
[2]网架结构杆件置换装置的设计[J]. 宋明志,王勇. 建筑技术. 2013(08)
[3]大跨空间网壳结构抗倒塌性能分析[J]. 张慎,李霆,杜新喜. 建筑结构. 2010(08)
[4]引入初始破坏的桁梁结构倒塌试验研究[J]. 王磊,陈以一,李玲,刘宏创. 同济大学学报(自然科学版). 2010(05)
[5]基于构件重要性系数的结构易损性分析[J]. 李宁,杨博,姜绍飞. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(01)
[6]雪灾后某网架破坏分析及加固[J]. 张德海,南波,舒铮. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2010(01)
[7]大跨度网架风振研究[J]. 杨应华,李洋,陈传铮. 水利与建筑工程学报. 2009(04)
[8]网架改造加固设计方法[J]. 李树林,张津涛,吴元,乌兰. 钢结构. 2009(11)
[9]网架加固工程简介[J]. 吴和霖,杨金花,陈竹. 工程建设与设计. 2008(10)
[10]结构连续倒塌分析改变路径法研究[J]. 胡晓斌,钱稼茹. 四川建筑科学研究. 2008(04)
博士论文
[1]基于动力检测的网格结构损伤识别研究[D]. 吴金志.北京工业大学 2005
硕士论文
[1]正放四角锥网架结构连续倒塌机理与抗倒塌设计研究[D]. 周列武.中国矿业大学 2014
[2]网架结构失效模式的判别准则及设计改进研究[D]. 汪毅俊.浙江大学 2010
本文编号：3309918
【文章来源】：河北建筑工程学院河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
网架倒
河北建筑工程学院研究生论文10破坏。Ⅰ-弹性阶段；Ⅱ-弹塑性阶段；Ⅲ-塑形阶段；Ⅳ-应变硬化阶段图2-1钢材的拉伸应力-应变曲线Figure2-1Tensilestress-straincurveofsteel2.2.2钢构件的稳定性轴压构件（简称压杆）失稳表现为由挺直的位移转变为显著的弯曲或扭转以至于其无法继续承载。一般钢结构的失稳分为:分支点失稳和极值点失稳，但有些结构的材料虽然达到了屈服，但是由于复杂的构造各个受力杆件相互协同作用结构仍能保持稳定，因此以结构整体承载力为标准可将其分为如下三类。（1）稳定分叉失稳：分叉屈曲后结构依然可以承受荷载增量。轴线压作用下的杆件及中面受压平板具有此类失稳性质。（图2-2a）（2）不稳定分叉失稳：分叉屈曲后结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡，承受轴向荷载的圆柱壳，承受均匀外压的球壳都呈现不稳定分叉屈曲，长细比不大的圆管压柱亦有可能发生。（图2-2b）（3）跃越失稳：结构发生了大幅度变形。虽然在发生跃越失稳后荷载可进一步增加，仍然保持平衡状态，但其位移由上凸变为下凹，不再满足正常使用极限状态。
第2章网架结构分析理论11图2-2（a）稳定分叉失稳图2-2（b）不稳定分叉失稳Figure2-2（a）stabilitybifurcationinstabilityFigure2-2（b）Unstablebifurcationinstability由以上三种屈曲可知当结构构件发生不稳定分叉屈曲将导致构件的极限荷载降低。因此在进行钢结构分析的时候必须考虑其稳定性。本文中的钢网架结构承受轴压力时有可能发生不稳定分叉屈曲，因此在进行分析时需要参考《钢结构设计标准》，其中介绍了轴心受压构件的稳定性计算。0.1AfN（2-1）式中N————表示构件承受的轴力大小A————构件的截面面积————受压构件的稳定系数2.3简谐作用相关理论简谐激励力或者简谐激励位移是简谐激励中最简单的一种周期性激励，对于解释相关规律和特性具有最直观的表达和意义[48]。简谐激励是依靠自身脉动性激起结构的动力响应对结构输入能量，当外界的频率接近于结构某阶自振频率时，结构该阶频率则较易被激发出来，即共振反应，共振发生时振幅将会有激增。但大跨度网架结构构造复杂多种参数相互影响。歌德斯克对网壳结构在简谐激励下进行分析，得出当简谐振动周期0.04s时共振破坏，但将周期改为自振周期的两倍0.08s，结构处于其余参数的共振区域，结构临界荷载降低。进一步说明了我们不能单纯的取结构自振频率作为分析频率需要进行分析不同频率下结构的响应找到最适频率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨双层球面网壳结构连续倒塌失效机理研究[J]. 韩庆华,王晨旭,徐杰. 空间结构. 2014(02)
[2]网架结构杆件置换装置的设计[J]. 宋明志,王勇. 建筑技术. 2013(08)
[3]大跨空间网壳结构抗倒塌性能分析[J]. 张慎,李霆,杜新喜. 建筑结构. 2010(08)
[4]引入初始破坏的桁梁结构倒塌试验研究[J]. 王磊,陈以一,李玲,刘宏创. 同济大学学报(自然科学版). 2010(05)
[5]基于构件重要性系数的结构易损性分析[J]. 李宁,杨博,姜绍飞. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(01)
[6]雪灾后某网架破坏分析及加固[J]. 张德海,南波,舒铮. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2010(01)
[7]大跨度网架风振研究[J]. 杨应华,李洋,陈传铮. 水利与建筑工程学报. 2009(04)
[8]网架改造加固设计方法[J]. 李树林,张津涛,吴元,乌兰. 钢结构. 2009(11)
[9]网架加固工程简介[J]. 吴和霖,杨金花,陈竹. 工程建设与设计. 2008(10)
[10]结构连续倒塌分析改变路径法研究[J]. 胡晓斌,钱稼茹. 四川建筑科学研究. 2008(04)
博士论文
[1]基于动力检测的网格结构损伤识别研究[D]. 吴金志.北京工业大学 2005
硕士论文
[1]正放四角锥网架结构连续倒塌机理与抗倒塌设计研究[D]. 周列武.中国矿业大学 2014
[2]网架结构失效模式的判别准则及设计改进研究[D]. 汪毅俊.浙江大学 2010
本文编号：3309918
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