收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

网壳结构基于损伤累积本构强震失效机理及抗震性能评估

聂桂波  
【摘要】:以网壳为代表的大跨空间结构由于其受力合理、重量轻、刚度大以及形式活泼新颖等优点,在近三十年取得了飞速发展。我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一,地震区域广阔分散,地震频繁强烈。由于网壳结构的重要性和特殊性,遭遇地震发生破坏所带来的影响以及修复费用都相当巨大,这些都对该类结构的抗震设计理论提出了更高的要求。然而,目前对于网壳结构强震下失效机理的研究仍存在欠缺,也还没有形成合理高效的抗震设计理论。正是基于这些问题,本文基于损伤累积材料本构模型的研究,对网壳结构强震下失效机理进行了讨论;在此基础上了开展网壳结构抗震性能评估的理论研究工作,主要研究内容和成果如下: 1、圆钢管空间滞回性能试验和考虑材料损伤累积本构模型 设计了适用于圆钢管试件空间三维加载的试验装置,通过对比试验验证了该装置的稳定性。考虑10组加载方案,系统考察了50根网壳结构常用圆钢管杆件的空间滞回性能;通过有限元软件ABAQUS编制了能够考虑材料损伤累积效应的用户子程序,实现对试验的数值模拟,并以数值曲线和试验曲线在峰值点的吻合程度来得到材料考虑损伤累积本构模型中的各个参数;对50组参数结果进行最小二乘法拟合,得到了圆钢管考虑损伤累积的材料本构模型。通过不同的本构模型对试验试件进行模拟比较可以发现,理想弹塑性本构模型仅能较为精确地模拟试件在弹性阶段内的力学行为,考虑材料损伤累积效应后,随着构件塑性发展的不断深入,其影响逐渐增大,并且采用本文获得的考虑材料损伤累积本构模型得到的数值模拟曲线与试验曲线拟合最好,说明该模型具有较好的精度,这为后续研究奠定了基础。 2、基于损伤累积本构的强震失效模式及强度破坏振动台试验 应用本文提出的材料本构模型和开发的用户材料子程序,利用有限元软件ABAQUS,对单层网壳结构在动力荷载作用下的失效模式进行了分析,详细描述了网壳结构在动力荷载作用下存在的两种可能的失效模式,即由于几何非线性起主要作用导致的动力失稳和由于材料非线性起主要作用导致的动力强度破坏;考虑损伤累积后,网壳结构的地震响应发生了明显变化,结构的失效极限荷载显著降低。为验证单层球面网壳的动力强度破坏,开展了单层球面网壳缩尺模型的振动台试验,试验同时测定网壳结构的动力特性及结构在弹性阶段的动力响应。强震试验结果表明:在1500cm s2的地震作用下,模型中的塑性得到了充分发展,结构的受力性能已经严重削弱,结构变形较大,表明结构在此时应已发生了材料塑性充分发展的动力强度破坏。在对该试验进行数值模拟重现的过程中也能发现,采用本文本构模型获得的数值模拟曲线与试验曲线吻合程度最好。 3、网壳结构强震失效机理参数分析及结构损伤模型 通过本文提出的材料本构模型和基于荷载域的全过程分析方法对网壳结构在强震下的响应进行了大规模的参数分析;考察了单层球面网壳、单层柱面网壳在不同的矢跨比、杆件截面、屋面质量、长宽比、初始缺陷下结构响应的变化规律,分析了地震变异性对结构响应的影响。通过对这些算例在失效极限状态时的响应进行统计,掌握了网壳结构在地震荷载下的失效特点和规律;在此基础上,拟合获得了基于多项特征响应和基于变形能量的结构损伤模型,实现对结构强度破坏极限及不同损伤程度的判别。 4、网壳结构地震易损性分析及抗震性能评估 根据网壳结构的特殊特点,定义了它的性能水准,应用结构损伤因子对性能水准进行了量化。通过考虑地震动的差异性开展网壳结构基于不同性能水准的易损性分析;结合地震危险性分析和结构地震易损性分析,获得网壳结构地震下失效概率,讨论了结构失效概率与经济损失及人员伤亡之间的关系,开展了结构地震损失风险评估工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 支旭东;范峰;沈世钊;;基于模糊综合判定的网壳结构强震失效模式研究[J];工程力学;2010年01期
2 周虹;;杂交型网壳结构的施工[J];山西建筑;2007年08期
3 李永继;;封闭式储煤场网壳结构[J];煤炭技术;2009年01期
4 蔡炎城;薛素铎;李雄彦;;复合隔震支座在单层球面网壳中的参数分析(英文)[J];空间结构;2009年02期
5 尹德钰,刘善维;钢网壳结构节点型式的综述[J];钢结构;1994年02期
6 沈世钊;大跨空间结构若干理论问题研究[J];苏州城建环保学院学报;2000年03期
7 沈世钊;大跨空间结构理论研究和工程实践[J];中国工程科学;2001年03期
8 马克俭;黄勇;安竹石;肖建春;江绍飞;;几种预应力局部单层网壳结构的研究设计与应用[J];海威姆预应力技术;2001年04期
9 罗尧治,陈晓光,沈雁彬,胡宁;网壳结构“折叠展开式”提升过程中动力响应分析[J];浙江大学学报(工学版);2003年06期
10 尚凌云,鹿晓阳,周学军;基于离散变量的网壳结构截面优化设计[J];工业建筑;2004年09期
11 范峰,钱宏亮,邢佶慧,支旭东,沈世钊;强震作用下球面网壳动力强度破坏研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年06期
12 罗尧治,王轶,沈雁彬,胡宁;网壳结构“折叠展开式”施工吊点同步控制研究[J];施工技术;2004年11期
13 张德生,李远瑛;新型空间结构在中国的应用与发展[J];嘉应学院学报;2004年06期
14 舒志;严宏兵;沈枚;;北京体育大学网球重竞技馆钢结构设计[J];工程建设与设计;2006年09期
15 冯雷明;魏建国;白永兵;;双层柱面网壳的减震性能研究[J];工程抗震与加固改造;2008年05期
16 梅健;;基于ANSYS的网壳结构屈曲数值分析[J];山西建筑;2009年10期
17 钱若军;夏绍华;李亚玲;;网壳结构的指示矩阵算法[J];河海大学学报(自然科学版);1989年06期
18 胡天兵,沈世钊;单层筒形同壳结构的选型及其静动力性能分析[J];哈尔滨建筑大学学报;1994年05期
19 ;标准·规范信息[J];建筑科学;1996年04期
20 叶继红,沈祖炎;初始缺陷对网壳结构动力稳定性能的影响[J];土木工程学报;1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗尧治;余佳亮;孙斌;;鄂尔多斯超级穹顶网壳结构[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
2 蔡炎城;薛素铎;李雄彦;;复合隔震支座在网壳结构隔震控制中的应用研究[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
3 曹晓中;;大跨度半圆筒型网壳结构[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
4 卓新;董石麟;;球面网壳顺作悬挑法与全支架安装法施工内力特性及其对比分析[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
5 李巧;邓开国;;重庆袁家岗体育场罩棚网壳结构整体稳定性分析[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
6 贾睿;徐启强;刘艳;;基于神经网络的网壳结构近似分析研究[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年
7 余扶健;;网壳结构单元非线性屈曲的工程实用分析[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
8 董继斌;;边界水平支承刚度对网壳结构抗震性能的影响[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
9 苏建成;张艳明;尚培峰;;北京老山自行车馆铸钢支座预埋件施工[A];中国大型建筑钢结构工程设计与施工[C];2007年
10 何艳丽;郑铭清;徐国彬;;网壳结构的弹塑性稳定性分析[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 聂桂波;网壳结构基于损伤累积本构强震失效机理及抗震性能评估[D];哈尔滨工业大学;2012年
2 王多智;冲击荷载下网壳结构的失效机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 邢栋;一种单层折面网壳结构的理论分析和试验研究[D];浙江大学;2011年
4 田伟;刚性单层网壳结构找形与稳定研究[D];浙江大学;2011年
5 王卓;网壳结构参数识别技术和损伤检测方法研究[D];北京工业大学;2009年
6 杜文风;基于性能的空间网壳结构设计理论研究[D];浙江大学;2007年
7 殷占忠;带有约束屈曲支撑杆件的空间网壳结构抗震性能分析与试验研究[D];兰州理工大学;2008年
8 邱林波;空间网格结构火灾下的力学性能研究[D];北京工业大学;2010年
9 周华樟;旋切板胶合木的蠕变及其对结构稳定性的影响[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 翁光远;大跨空间网壳结构地震响应分析及振动控制研究[D];西安建筑科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林山;三向球面空腹网壳结构稳定性及地震响应研究[D];西安建筑科技大学;2010年
2 王莉英;肋环型球面空腹网壳结构的动力特性及地震响应研究[D];西安建筑科技大学;2010年
3 张云飞;拉索预应力肋环形球面巨型网壳的稳定性研究[D];湖南大学;2010年
4 张滢;超高层圆形筒壳结构体系的建模与分析[D];河南理工大学;2011年
5 王微;椭球面网壳的隔震研究[D];北京工业大学;2010年
6 蒋运林;网壳结构分析的QR法[D];广西大学;2003年
7 刘福林;网壳结构的重频模态和损伤识别方法研究[D];北京工业大学;2011年
8 陈燕;双曲抛物面网壳结构连索加固前后稳定性分析[D];中国石油大学;2011年
9 孙旭光;网壳结构滑移法施工全过程分析及监测[D];浙江大学;2005年
10 苗丽丽;太原机场大跨复杂钢结构的设计与施工技术研究[D];太原理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 汤璇;中国首例自行设计“大跨度”网壳结构[N];广东建设报;2004年
2 河北省涿州市蓝天网架有限公司 徐英剑;空间网壳结构在我国的发展与应用[N];消费日报;2009年
3 王永梅 刘坚 吴治国;新型空间网络结构的发展与应用[N];建筑时报;2007年
4 恒川 永顺;钢结构建筑即将高速发展[N];广东建设报;2004年
5 童文哲;北京奥运场馆的空间结构[N];中华建筑报;2008年
6 袁孝铭;大跨度空间钢结构应用迅猛发展[N];建筑时报;2007年
7 记者 徐敏;世博轴科研课题通过验收[N];建筑时报;2010年
8 董楠;创新飞跃 大展宏图[N];中华建筑报;2008年
9 ;钢结构领域中H型钢的应用[N];世界金属导报;2007年
10 记者 李通 沈兵;乌鲁木齐成品油首站进入攻坚阶段[N];石油管道报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978