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单层球面网壳动力失稳振动台试验研究

杨丰源  
【摘要】:近几十年里,网壳结构凭借其优美的造型、合理的受力形式及较大的跨度,在各地的体育场馆和会展场馆建设热潮中得到了广泛工程实践。鉴于我国地处地震灾害严重的区域,学者们对以网壳结构为代表的大跨空间结构在地震作用下的倒塌失效机理进行系统的研究工作。目前,对网壳结构动力稳定性问题的理论研究逐渐成熟,学者们揭示了网壳结构强震下可能发生的两种失效模式,动力失稳和动力强度破坏。反观理论研究工作的蓬勃,从试验角度去验证和探究网壳结构强震失效机理的工作相对少得多,学者们鲜有试验依据去支撑自己的理论研究。基于此,本课题旨在对一简化单层球面网壳开展了模拟地震振动台试验研究,力图站在试验的角度去探讨网壳结构的抗震性能及其倒塌失效模式,并利用已有的理论成果与试验结果进行对比。最后将试验数据整理,初步建立了一套数据库系统,供广大学者参考。本文的主要研究内容如下: (1)对一原型单层球面网壳进行了简化,通过确定相似比,得到了试验模型的各部分参数,最后制作成节点定位准确的单层球面网壳模型。 (2)对加工好的网壳模型进行了振动台试验,测试模型的自振特性参数(固有频率和阻尼比),获取模型在单向简谐荷载作用下的结构动力响应(节点加速度、位移和杆件应变信号),最后让模型结构发生倒塌破坏。 (3)使用通用有限元软件Abaqus对试验模型进行精细化建模,在建模过程中考虑了节点转动惯量影响并在模型底部加以试验实测的动力荷载。通过获取结构的自振特性和动力荷载作用下的结构响应以及模拟结构倒塌全过程,并将其与试验结果进行对比,验证数值模拟的准确性和可靠性。最后根据数值模拟和试验的结论判断结构发生的失效模式。 (4)编写了数据库,将试验数据整合在数据库中,以方便其他学者参考。


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