考虑支承结构刚度影响的单层网壳结构强震失效机理研究

论文摘要

网壳结构因其受力合理、抗震性能良好,得到了日益广泛的应用。目前国内外学者已经对其强震失效机理开展了一系列研究,并取得了一些成果。然而当前研究多是把网壳简化为三向铰支支座的支承形式,不考虑下部支承结构的影响,必然存在较大误差。因此,开展考虑支承结构影响的网壳结构强震失效机理研究,获得更为准确的结构响应,对于网壳结构抗震理论的精细化很有必要。首先,本文对单层网壳结构连同其下部支承结构进行整体建模,并对整体模型的动力自振特性进行了研究。分析了下部支承结构刚度、屋面荷载、矢跨比等结构参数对整体结构自振特性的影响,为进一步研究结构的强震失效机理打下基础。然后,本文对考虑支承结构刚度影响的网壳结构在强震下的失效机理进行了研究。通过对典型算例的动力荷载域全过程分析,得到了强震作用下考虑下部支承结构刚度影响的网壳结构存在强支承整体强度破坏和弱支承局部强度破坏两种失效形模式。并通过大规模的参数分析,讨论了支承结构刚度、屋面荷载、矢跨比等结构参数对网壳结构失效极限荷载的影响规律。最后,本文提出了考虑下部支承结构刚度影响的单层球面网壳结构的简化分析方法,将简化分析模型与考虑支承结构刚度影响的网壳结构获得的各项宏微观响应进行对比,验证了该简化方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 网壳结构抗震理论研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 网壳与下部支承结构耦合作用研究
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 考虑支承结构刚度影响的的单层球面网壳自振特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 结构计算模型和分析参数
• 2.2.1 网壳结构材料性质及单元类型
• 2.2.2 分析参数
• 2.3 整体结构的阻尼比
• 2.4 考虑支承结构刚度影响的单层球面网壳自振特性
• 2.5 结构参数对自振特性的影响
• 2.5.1 矢跨比的影响
• 2.5.2 屋面质量的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 考虑支承结构刚度影响的单层网壳结构强震失效规律研究
• 3.1 引言
• 3.2 研究思路与方法
• 3.3 支承结构刚度对网壳结构失效模式的影响
• 3.3.1 强支承结构的单层球面网壳失效特征
• 3.3.2 弱支承结构的单层球面网壳失效特征
• 3.4 失效极限荷载判定方法
• 3.5 支承结构刚度对网壳结构失效极限荷载的影响
• 3.5.1 40m 跨度
• 3.5.2 60m 跨度
• 3.5.3 80m 跨度
• 3.5.4 规律总结及原因分析
• 3.6 不同参数对整体结构失效影响规律研究
• 3.6.1 矢跨比的影响
• 3.6.2 屋面质量的影响
• 3.6.3 初始缺陷的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 下部支承结构的简化分析方法
• 4.1 引言
• 4.2 简化原则
• 4.2.1 对下部支承柱的简化原则
• 4.2.2 对环梁的简化原则
• 4.3 整体结构系统与简化模型的特征响应比较
• 4.3.1 典型算例一
• 4.3.2 典型算例二
• 4.3.3 验证算例统计
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢