圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的倒塌性能研究.pdf

1、圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)作為一種新型的空間大跨結(jié)構(gòu)，具有傳力路線明確、形式多樣、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，目前對(duì)該結(jié)構(gòu)的研究大都集中在結(jié)構(gòu)形體、力學(xué)性能、計(jì)算方法、優(yōu)化分析等方面，對(duì)結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的研究較少，且對(duì)于大跨結(jié)構(gòu)而言，連續(xù)倒塌是近年來(lái)關(guān)注較多的問(wèn)題，因此有必要研究這種新型結(jié)構(gòu)體系在動(dòng)力作用下的倒塌性能。本文以有限元理論為基礎(chǔ)，利用ANSYS/LS-DYNA顯示動(dòng)力分析軟件對(duì)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)與在強(qiáng)震作用下的倒塌過(guò)程仿真分析，研究

2、其倒塌機(jī)理和失效模式。明確了節(jié)點(diǎn)和子結(jié)構(gòu)對(duì)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)抗倒塌能力是有影響的，并研究了節(jié)點(diǎn)剛度、子結(jié)構(gòu)參與協(xié)同承載、子結(jié)構(gòu)形式、布置方式等因素對(duì)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的影響幅度。主要內(nèi)容如下：
　?。?）研究了圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的倒塌破壞模式與破壞機(jī)理，根據(jù)結(jié)構(gòu)在一系列調(diào)幅后地震波作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)可知，結(jié)構(gòu)的倒塌屬于由幾何非線性起主導(dǎo)作用導(dǎo)致的失穩(wěn)倒塌。根據(jù)倒塌過(guò)程中桿件的失效順序可知，對(duì)于該結(jié)構(gòu)而言，周邊支座處上弦桿與下

3、弦桿、與支座相鄰網(wǎng)格上弦桿、縱向桁架與拱向桁架相交網(wǎng)格斜桿和上弦桿等桿件，在倒塌荷載作用下為首先可能發(fā)生失效的區(qū)域，然后失效向周邊及跨中擴(kuò)展。
　　（2）研究了節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響?；诂F(xiàn)有的關(guān)于空間結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)剛度的兩種假設(shè)（剛接和鉸接），給出了定量分析。結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的影響較小，按照鉸接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是偏保守且合理的。
　?。?）研究了子結(jié)構(gòu)參與協(xié)同承載對(duì)圓柱面巨型網(wǎng)格

4、結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響。結(jié)果表明，與主體結(jié)構(gòu)單獨(dú)承載時(shí)相比，子結(jié)構(gòu)參與協(xié)同承載時(shí)的整體結(jié)構(gòu)抗倒塌能力與子結(jié)構(gòu)的形式有關(guān)：子結(jié)構(gòu)為叉筒網(wǎng)殼時(shí)，參與協(xié)同承載使得整體結(jié)構(gòu)抗倒塌能力提高，子結(jié)構(gòu)為雙層網(wǎng)架時(shí)，參與協(xié)同承載使得整體結(jié)構(gòu)抗倒塌能力降低。
　?。?）分析了子結(jié)構(gòu)參與協(xié)同承載時(shí)，子結(jié)構(gòu)的布置方式、叉筒網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)矢跨比和桿件規(guī)格、雙層網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式（周邊支撐或四角支撐）、雙層網(wǎng)架子結(jié)構(gòu)高度以及桿件規(guī)格對(duì)整體結(jié)構(gòu)抗倒