三心圓柱面網(wǎng)殼彈塑性地震響應及失效模式分析.pdf

1、三心圓柱面網(wǎng)殼是大跨空間結(jié)構中常用的一種結(jié)構形式。對設防烈度及罕遇地震下結(jié)構的動力性能進行分析，是制定此類網(wǎng)殼基于性能的抗震措施和設計方法的基礎性工作，但目前相關研究較少。本文在工程調(diào)研的基礎上，確定了跨度、長度、支承形式以及厚度不同的15個三心圓柱面網(wǎng)殼基本模型，并借助這些模型系統(tǒng)研究了此類各網(wǎng)殼結(jié)構在7度、8度設防烈度（中震）及罕遇地震（大震）下的彈塑性動力響應特點、失效模式和影響因素。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、旁趯W(wǎng)格結(jié)構

2、進行彈塑性時程分析時，不僅要考慮桿件的幾何和材料非線性，還應考慮桿件失穩(wěn)對結(jié)構整體剛度退化的影響。本文采用不等比例長度的四段梁元來模擬桿件。通過與規(guī)范軸壓承載力公式的對比分析，提出當桿件初彎曲取1/450桿長時能較準確的模擬桿件的受壓屈曲。
　　⑵對15個三心圓柱面網(wǎng)殼基本模型其進行非抗震工況下的滿應力設計，然后分析各模型的荷載傳遞路徑、自振特性及多遇地震下的響應特點。研究表明:按照非抗震工況滿應力設計的柱面網(wǎng)殼模型，其桿件截面均

3、滿足小震彈性驗算的要求。
　?、强紤]材料和幾何非線性，并引入能考慮桿件屈曲的分段梁模型，對各網(wǎng)殼基本模型進行7度和8度設防烈度與罕遇地震下的彈塑性響應分析。基于計算結(jié)果，統(tǒng)計了7度、8度中震及大震作用下的結(jié)構塑性變形發(fā)展特點和塑性桿件分布區(qū)域。研究表明:網(wǎng)殼長度、跨度和厚度的改變會使結(jié)構出現(xiàn)較大的彈塑性響應差異;僅滿足小震驗算的三心圓柱面網(wǎng)殼在中震和大震作用下可能會失效，且失效結(jié)構的薄弱位置主要位于距支座1/4跨度區(qū)域的;網(wǎng)殼從薄

4、弱區(qū)域桿件出現(xiàn)塑性應變到整體結(jié)構失效的時間間隔很短。
　?、葘χ婢W(wǎng)殼的動力穩(wěn)定性及失效模式進行考察。采用B-R運動準則判斷了柱面網(wǎng)殼的動力穩(wěn)定性，并選擇三條地震波和不同頻率的簡諧荷載考察了結(jié)構的動力極限承載能力及失效模式。研究表明:三心圓柱面網(wǎng)殼具有典型的動力失穩(wěn)的失效模式;結(jié)構的動力極限承載能力與荷載頻率及桿件失穩(wěn)有關。荷載頻率的變化，可能造成結(jié)構動力極限承載能力幅值發(fā)生極大的改變;荷載頻率不變時，動力荷載作用下結(jié)構薄弱部位壓