強震作用下大跨空間網格結構的損傷演化.pdf

1、伴隨著我國城市化進程的加快，大跨空間結構正成為最能滿足大型交通、文化、體育、會展等行業(yè)發(fā)展的建筑結構。在體育場館、展覽館、游樂中心、博物館、機場航站樓、火車站房中大跨空間結構都得到了廣泛地應用。在大跨空間結構快速發(fā)展的同時，我國也面臨著強震災害頻發(fā)的嚴峻現(xiàn)實。因此應當在設計階段就加強對空間結構的抗震能力評估，以確保結構在真實地震中有足夠的抵抗能力。針對空間結構尤其是網殼結構，許多學者提出了運用結構特征響應（桿件塑性比例、結構最大節(jié)點位移

2、、結構最大變形能等）來評估結構的準則，但特征響應往往只能反映某一方面的情況，因此需要更加宏觀的指標來評估結構在強震下的健康狀況即損傷情況。如果可以通過建立合理的損傷模型將結構整體健康狀況數(shù)值化，這就可以為結構抗震能力評估提供一種有效的方法。
　　損傷研究中是模態(tài)損傷是發(fā)展較快的方向。研究表明，結構在遭受到地震后會發(fā)生剛度軟化的現(xiàn)象。而剛度的軟化會直接反映到各階模態(tài)的整體信息（周期、頻率、振型等）上，因此通過模態(tài)信息的變化來研究結構

3、的損傷可以成為研究損傷的一種思路。本文從模態(tài)信息變化的角度研究適用于網殼結構的整體損傷模型。作為典型的大跨空間結構，網殼結構在模態(tài)的分布往往非常密集，而且有學者已經發(fā)現(xiàn)網殼結構在損傷發(fā)生后會出現(xiàn)模態(tài)的躍遷現(xiàn)象。而現(xiàn)有基于模態(tài)變化的損傷模型由于未考慮到網殼結構的模態(tài)特性，且僅考慮結構的基本模態(tài)，而不能直接適用于網殼結構。本文在前人研究的基礎上，針對網殼結構提出了一種整體損傷模型，并用算例對該模型進行了驗證。
　　本文主要分為兩部分:

4、強震下網殼結構的模態(tài)演化分析與網殼結構多模態(tài)損傷模型建立與驗證。首先通過使用由太平洋地震研究中心開發(fā)的OpenSees有限元軟件，分別對典型單層球面網殼進行建模與加載，并對不同工況進行模態(tài)分析。通過提取繪制各階模態(tài)振型以及運用模態(tài)置信準則法可以分析得到網殼結構在強震作用下的模態(tài)演化現(xiàn)象。其次本文在已有最終軟化指標的基礎上考慮網殼結構的模態(tài)躍遷、多階模態(tài)對損傷的影響和新的模態(tài)損傷組合方式提出了新的網殼結構整體損傷模型。在模態(tài)演化分析完成的