聯(lián)方型單層球面網殼結構地震作用下的動力穩(wěn)定性研究.pdf

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

2、不可避免地受到大雪、強風和強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殼結構突然倒塌,這一事故使工程師們認識到網殼結構動力穩(wěn)定性問題的重要性。然而,對這類結構在地震等動力作用下的研究還很不充分。最近幾年來,網殼結構在強震下的失效機理問題日益受到研究者的注意。 在強震等動力荷載作用下,單層網殼既可能由于幾何非線性導致“動力失穩(wěn)”而倒塌,也可能由于塑性變形過度發(fā)展而導致“強度破壞”

3、；還有可能是強度破壞和動力失穩(wěn)綜合作用的結果。有研究得到K8網殼是一類因動力失穩(wěn)而倒塌的結構,該類結構可以采用常用的B-R準則來判定失穩(wěn)。但本文所研究的聯(lián)方型單層球面網殼則是一類強度破壞失穩(wěn)的結構。且在本文中運用了一種新的動力失穩(wěn)判別準則-位移準則,該準則在文中用經典算例得到了驗證。 本文以研究較少的聯(lián)方型單層球面網殼為對象,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。通過分析結構在全跨靜力荷載作用下,各環(huán)上各個節(jié)點的荷載-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作為靜力失穩(wěn)臨界點,取該處產生的位移值為靜力失穩(wěn)臨界位移。通過APDL命令還分別計算了Z向、X向、三向地震作用下結構的動力響應,用位移準則作為結構動力失穩(wěn)的判別準則,分析了結構在這三種不同動力荷載作用時的動力響應過程,并得到結構動力失穩(wěn)臨界峰值。同時分析了網殼結構動力失穩(wěn)臨界幅值隨矢跨比、跨