收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

考虑钢材低周疲劳的钢柱支承单层球面网壳强震响应及破坏机理研究

云超光  
【摘要】:单层球面网壳结构是大跨度空间结构的主要形式,由于其造型优美及受力合理,已经被广泛应用于世界各地,其中包括地震多发地区。大多数单层网壳都建立在下部支承结构上,当地震发生时,带下部支承结构的单层网壳往往作为人们的避难场所,所以必须要系统地研究带钢柱支承单层网壳结构在强震作用下的破坏模式和失效机理,保证结构在地震作用下的安全性。目前对于带钢柱支承的单层网壳强震响应的研究都是将下部支承结构与上部网壳结构分开研究,但是实际上下部支承结构和上部网壳之间具有相互作用,而且现有研究均未同时考虑杆件屈曲和材料低周疲劳的影响,这样会导致计算结果不精确,无法得到准确的带下部支承结构单层球面网壳在地震作用下的强震响应。因此,研究带钢柱支承单层球面网壳的倒塌破坏机理时应该同时考虑杆件屈曲、材料低周疲劳和下部支承结构三个方面因素的影响。本文主要针对圆钢管的低周疲劳性能和带钢柱支承单层球面网壳在强震作用下的破坏模式和失效机理进行了研究,主要完成了以下三个方面的工作:(1)对单层球面网壳的主要杆件-圆钢管进行低周疲劳试验,通过对试验现象以及试件滞回性能的分析,发现圆钢管试件均在受拉加载时发生断裂,且试件端部截面先于跨中截面发生断裂;圆钢管试件受压屈曲后受压承载力急剧下降,下降幅度达到最大受压承载力的70%以上,且随着荷载循环圈数的增加杆件的受压屈曲承载力有明显下降。通过对圆钢管进行低周疲劳试验,拟合了某现有低周疲劳本构模型中关键参数的计算公式,数值模拟和试验的对比及数理统计分析表明,该本构模型能较好模拟圆钢管在轴向往复加载下的低周疲劳性能,为国内常用牌号钢材圆钢管的轴向往复加载滞回模拟提供了有价值的参考。(2)采用考虑杆件屈曲和材料低周疲劳的建模方法,建立了带钢柱支承单层球面网壳的有限元模型,采用IDA法研究了单层球面网壳在强震作用下的破坏模式和失效机理。研究结果表明:在小震作用下,是否考虑钢材低周疲劳对单层球面网壳的地震响应影响不大,但是在强震作用下钢材的低周疲劳对单层球面网壳的地震响应却有很大的影响;发现了单层球面网壳的三种破坏模式:网壳结构破坏、下部支承结构破坏、网壳结构和下部支承结构共同破坏;单层球面网壳PGA_u随着矢跨比的减小而减小或者不变,PGA_y随着矢跨比的减小而增大;支撑截面的增加会增大PGA_y,但同时会降低极限承载力PGA_u,支撑截面应该根据PGA_y和PGA_u共同确定。(3)采用上述建模方法,用高强拉索支撑代替圆钢管支撑,采用IDA法研究下部拉索支撑单层球面网壳在强震作用下的地震响应,并与圆管支撑单层球面网壳的地震响应对比。研究结果表明:下部拉索支撑单层球面网壳的前两阶自振周期大于圆管支撑单层球面网壳,表明采用高强拉索支撑替换圆管支撑后,作用于结构的地震力减小,其受力性能得到较大改善;在大震作用下,下部拉索支撑单层球面网壳PGA_y明显大于圆管支撑单层球面网壳,表明前者的抗震性能优于后者;拉索支撑截面和网壳PGA_y之间没有明显的规律性,应根据抗震性能目标,试算得到最优拉索截面。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 巴盼锋;张毅刚;吴金志;张致豪;郑修娟;;单层球面网壳动力失效全过程试验研究[J];振动与冲击;2017年01期
2 唐华明;冯远;周绪红;;新型斜拱形单层球面网壳结构方案选型分析[J];钢结构;2017年04期
3 殷志祥;武文龙;;爆炸荷载作用下单层球面网壳的破坏模拟分析[J];建筑结构;2011年S1期
4 刘明友;王海忠;;单层球面网壳结构的抗火性能研究[J];工程建设;2009年01期
5 曹正罡;范峰;沈世钊;;单层球面网壳结构弹塑性稳定性能研究[J];工程力学;2007年05期
6 支旭东;范峰;沈世钊;;单层球面网壳在地震下的响应特性与失效机理[J];世界地震工程;2007年04期
7 张春丽,李正良,赵一,邵福建;荷载非对称分布对单层球面网壳稳定性的影响[J];重庆建筑大学学报;2004年02期
8 张竟乐,赵金城;节点刚度对凯威特型单层球面网壳稳定性的影响[J];空间结构;2004年02期
9 张明,徐崇宝;单层球面网壳型式及其静动力性能分析[J];哈尔滨建筑大学学报;1998年05期
10 郭小农,陈扬骥;短程线型单层球面网壳抗震分析[J];空间结构;1999年02期
11 张增山;单层球面网壳结构的几何非线性分歧屈曲的研究[J];山东建筑工程学院学报;1996年04期
12 马腾飞;周晖;曲淑萍;;矢跨比对考虑杆件屈曲的单层球面网壳结构整体稳定性能的敏感性分析[J];北华航天工业学院学报;2015年02期
13 王秀丽;张富强;杨文伟;马肖彤;;冲击荷载作用下带下部钢管柱单层球面网壳结构动力响应分析[J];建筑科学与工程学报;2015年03期
14 王化杰;钱宏亮;范峰;张甫平;项兴元;徐艳红;耿璐;;杭州国际博览中心单层球面网壳结构施工过程分析[J];建筑结构学报;2014年S1期
15 桂国庆;郭瑞林;王玉娥;;地震作用下肋环斜杆型单层球面网壳结构的动力稳定性[J];武汉大学学报(工学版);2010年02期
16 桂国庆;王玉娥;;短程线型单层球面网壳结构在地震作用下的动力稳定性[J];工业建筑;2009年07期
17 杨威;霍文营;张仕通;;某招商中心单层球面网壳的设计分析[J];建筑结构;2008年12期
18 贺拥军;周冬星;周绪红;;单层球面网壳火灾爆炸动力响应[J];土木建筑与环境工程;2018年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘文政;叶继红;;大型单层球面网壳破坏模式优化分析[A];第十四届空间结构学术会议论文集[C];2012年
2 殷志祥;武文龙;;爆炸荷载作用下单层球面网壳的破坏模拟分析[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年
3 周广强;刘善维;高世正;;短程线型单层球面网壳的分格与内力分析[A];第五届空间结构学术交流会论文集[C];1990年
4 沈世钊;陈昕;林有军;;单层球面网壳稳定性验算公式[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
5 刘善维;石彦卿;;秸山洗煤厂52米直径单层球面网壳设计[A];空间结构论文选集(二)[C];1997年
6 谢恩献;梁笑天;袁行飞;;考虑灾害雪荷载作用的单层球面网壳选型及改进[A];第十四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2014年
7 任彰芳;罗尧治;;地震作用下单层球面网壳动力特性及设计适用原则[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
8 刘善维;石彦卿;;秸山选煤厂52米直径单层球面网壳设计[A];第五届空间结构学术交流会论文集[C];1990年
9 陈波;武岳;沈世钊;;单层球面网壳等效静力风荷载研究[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年
10 焦建东;王轶;顾卫忠;王水;鲁鹏;王凯;;单层球面网壳施工过程精度控制技术[A];第六届全国钢结构工程技术交流会论文集[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 贺盛;凯威特—葵花型单层球面网壳静力稳定性及抗震性能研究[D];华南理工大学;2016年
2 马加路;中心内爆作用下单层球面网壳爆炸荷载及失效机理研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 李玉刚;单层球面网壳结构地震空间效应研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
4 李媛萍;非线性粘弹性结构的动态行为及大跨空间网壳的减震控制研究[D];暨南大学;2010年
5 巴盼锋;考虑损伤的单层球面网壳动力失效理论及试验研究[D];北京工业大学;2015年
6 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
7 田伟;刚性单层网壳结构找形与稳定研究[D];浙江大学;2011年
8 孔德文;摩擦摆支座单层球面网壳结构减震机理及抗震设计研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 郑晓清;环向折线形单层球面网壳的理论分析与试验研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李冬杰;冲击荷载下考虑节点刚度的单层球面网壳结构动力响应分析[D];兰州理工大学;2019年
2 饶颢;单层球面网壳强震失效分析中考虑节点刚度影响的简化模型研究[D];西北农林科技大学;2019年
3 王超;杆件偏心对典型单层球面网壳稳定承载力影响研究[D];西北农林科技大学;2019年
4 卢珍;拉杆球面网壳结构的选型及其稳定性研究[D];西北农林科技大学;2019年
5 苟宝龙;多点冲击荷载下考虑节点刚度影响的单层球面网壳结构失效机理研究[D];兰州理工大学;2019年
6 云超光;考虑钢材低周疲劳的钢柱支承单层球面网壳强震响应及破坏机理研究[D];山东建筑大学;2019年
7 张千;单层球面网壳结构在随机初始缺陷下的稳定性研究[D];湖南大学;2018年
8 王炜;K8型凯威特单层球面网壳减震研究[D];安徽建筑大学;2018年
9 刘玉轩;风雪载荷作用下单层球面网壳的稳定性分析[D];西安电子科技大学;2018年
10 王金祥;单层球面网壳动力分析中初始几何缺陷模拟方法的探讨[D];山东建筑大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 沈世钊;空间结构理论研究30年进展[N];建筑时报;2015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