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基于损伤的单层柱面网壳强震失效机理研究

吴金妹  
【摘要】: 网壳结构受力合理、覆盖跨度大,具有杆系结构和薄壳结构的优点,尤其是它在地震灾害发生时所表现的优良特性更是其它结构所不能比拟的,因此越来越多的运用于实际工程中。但与网壳结构快速发展不相适应的是,抗震理论研究相对滞后,严重制约着这种优良结构的超越发展。针对这些问题,本文对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行了深入研究。 首先,对跨度15米和20米的单层柱面网壳进行大规模的参数分析。分别采用理想弹塑性材料和考虑材料损伤累积的本构模型以及Taft和El-Centro两种地震波,通过改变长宽比、矢跨比、屋面质量、初始几何缺陷,利用动力全过程响应分析的方法进行大量计算,考察了各参数对跨度15米和20米单层柱面网壳的结构失效模式、临界荷载及各项响应指标的影响。 然后,在参数分析基础上,利用模糊数学中模糊综合判别方法,综合考虑影响结构失效模式的多个因素:最大相对节点位移(最大节点位移与结构跨度之比)、结构平均相对塑性应变、8P杆件比例等,建立数学模型,提出了失效模式模糊判别法,给出了相应的结构失效模式判别准则。并利用该判别准则对各结构失效模式进行判别。 最后,在大量算例基础上,完善单层柱面网壳损伤模型(将长宽比和跨度两个对结构受力性能影响较大因素考虑进去):首先分别建立跨度15米的单层柱面网壳的损伤模型,跨度20米的单层柱面网壳的损伤模型,最后得出一个形式统一、意义明确的单层柱面网壳损伤模型。在损伤模型基础上建立了单层柱壳的失效判别准则。


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