聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震作用下的動力穩(wěn)定性研究.pdf

1、單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)以其受力合理,剛度大,重量輕,造價低,結(jié)構(gòu)形式新穎豐富,生動活潑,能夠滿足人們對大跨度高性能空間結(jié)構(gòu)的需求,繼而倍受建筑師們的青睞,目前在國內(nèi)外正被廣泛應(yīng)用。但這種結(jié)構(gòu)形式,其總的趨勢是跨度越來越大,厚度越來越薄。在殼面內(nèi)具有較大的剛度,而殼面外的剛度較弱,單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。在靜力作用下的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題目前已經(jīng)得到較好解決,其計(jì)算已列入我國現(xiàn)行《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》。但網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

2、不可避免地受到大雪、強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)烈地震等動力荷載的作用。在1963年,在一場長時間的降雪后,跨度為93.5m的布加勒斯特穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)突然倒塌,這一事故使工程師們認(rèn)識到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性問題的重要性。然而,對這類結(jié)構(gòu)在地震等動力作用下的研究還很不充分。最近幾年來,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的失效機(jī)理問題日益受到研究者的注意。 在強(qiáng)震等動力荷載作用下,單層網(wǎng)殼既可能由于幾何非線性導(dǎo)致“動力失穩(wěn)”而倒塌,也可能由于塑性變形過度發(fā)展而導(dǎo)致“強(qiáng)度破壞”

3、；還有可能是強(qiáng)度破壞和動力失穩(wěn)綜合作用的結(jié)果。有研究得到K8網(wǎng)殼是一類因動力失穩(wěn)而倒塌的結(jié)構(gòu),該類結(jié)構(gòu)可以采用常用的B-R準(zhǔn)則來判定失穩(wěn)。但本文所研究的聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼則是一類強(qiáng)度破壞失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)。且在本文中運(yùn)用了一種新的動力失穩(wěn)判別準(zhǔn)則-位移準(zhǔn)則,該準(zhǔn)則在文中用經(jīng)典算例得到了驗(yàn)證。 本文以研究較少的聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼為對象,采用ANSYS軟件建立了合理的有限元模型,并研究了模型自振特性,同時,通過參數(shù)分析得出了自振特性隨矢跨比

4、、跨度、荷載大小等因素的變化規(guī)律。通過分析結(jié)構(gòu)在全跨靜力荷載作用下,各環(huán)上各個節(jié)點(diǎn)的荷載-位移全過程曲線來分析模型的穩(wěn)定性能,并得到全過程曲線上限點(diǎn)作為靜力失穩(wěn)臨界點(diǎn),取該處產(chǎn)生的位移值為靜力失穩(wěn)臨界位移。通過APDL命令還分別計(jì)算了Z向、X向、三向地震作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng),用位移準(zhǔn)則作為結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)的判別準(zhǔn)則,分析了結(jié)構(gòu)在這三種不同動力荷載作用時的動力響應(yīng)過程,并得到結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)臨界峰值。同時分析了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)臨界幅值隨矢跨比、跨