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《強震作用下單層網(wǎng)殼結構倒塌機理及抗倒塌措施》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、摘要單層網(wǎng)殼是空間結構的主要形式之一，一旦遭遇強震發(fā)生破壞甚至倒塌，會造成嚴重的人員傷亡、財產(chǎn)損失和社會影響。目前關于單層網(wǎng)殼倒塌機理的研究未考慮材料的Bauschinger效應、桿件失效及桿件斷裂的影響，將高估網(wǎng)殼結構極限承載力。因此，建立考慮材料Bauschinger效應的材料本構模型以及桿件失效、桿件斷裂的模擬方法，對單層球面網(wǎng)殼結構倒塌機理及抗倒塌措施進行深入研究，具有重要的理論意義和工程實用價值。本文對單層網(wǎng)殼結構的材料本構模型、桿件失效及桿件斷裂模擬方法、單層網(wǎng)殼結構倒塌機理及抗倒塌措施進行了研究，主要完成了以下四個方面的工作。(1)考慮材料的Bauschi
2、nger效應，推導了適用于網(wǎng)殼結構常用桿件圓鋼管的考慮損傷累積的混合強化增量本構模型，編寫了適用于空間梁單元的材料本構程序，通過理論分析及已有試驗測試數(shù)據(jù)對比，驗證了所編寫程序的正確性；將國際標準化組織建議的適用于圓鋼管的桿件失穩(wěn)判別條件及Marshall提出的桿件失穩(wěn)后力學模型引入所編寫的材料本構程序中，開發(fā)了能夠同時考慮材料Bauschinger效應、損傷累積、桿件失穩(wěn)及失穩(wěn)后性能的計算程序，對簡支梁進行拉壓滯回性能分析并與已有試驗結果進行對比，驗證了所開發(fā)的計算程序的正確性；對單層球面網(wǎng)殼進行極限承載力分析，結果表明考慮損傷累積對網(wǎng)殼結構極限承載力影響不大，桿件失
3、穩(wěn)效應將明顯降低網(wǎng)殼結構極限承載力。(2)建立了以損傷累積為桿件失效判別準則，以中心差分法為基礎，通過修正桿件特性模擬桿件失效的模擬方法：通過與基于瞬時剛度法、瞬時加載法和初始條件法的雙桿模型和懸臂梁模型節(jié)點位移進行對比分析驗證了所建立模擬方法的正確性；通過對單層柱面網(wǎng)殼結構進行地震響應分析，驗證了所建立模擬方法在單層網(wǎng)殼結構連續(xù)倒塌分析中的適用性：以桿件失效模擬方法為基礎，應用分段纖維梁模型對桿件斷裂進行模擬，通過對不同長度桿件斷裂過程模擬結果的比較分析，確定了纖維梁模型合理的截面纖維劃分數(shù)量和沿桿件長度單元劃分數(shù)量；對單層網(wǎng)殼結構倒塌過程中桿件斷裂進行模擬，驗證了所
4、建立模擬方法可應用于單層網(wǎng)殼結構倒塌過程中桿件斷裂的模擬。(3)推導了地震作用下結構的能量平衡關系，并以能量不平衡為結構倒塌判別準則，考慮材料Bauschinger效應、桿件損傷累積、桿件失穩(wěn)及失穩(wěn)后性能、桿件失效及桿件斷裂的影響，對強震作用下四類單層網(wǎng)殼結構進行倒塌機理研究，總結了四類單層網(wǎng)殼結構的倒塌機理。(4)采用傳統(tǒng)設計方法，將單層網(wǎng)殼局部設計為雙層提高網(wǎng)殼結構抗倒塌能力；分析了網(wǎng)殼結構局部采用雙層前后結構白振特性及失穩(wěn)桿件位置的變化，分析了局部雙層的位置和厚度對網(wǎng)殼結構極限承載力的影響；結果表明，局部雙層對結構豎向振動所對應的頻率影響較大，采用局部雙層后結構失
5、效時失穩(wěn)桿件位置分散，結構由整體破壞轉變?yōu)榫植科茐?。采用在網(wǎng)殼結構中增設粘滯阻尼器提高網(wǎng)殼結構抗倒塌能力，推導了地震作用下粘滯阻尼器耗能公式，提出了以能量比例系數(shù)和位移比例系數(shù)為評價指標的阻尼器優(yōu)化布置準則；以單層球面網(wǎng)殼和單層柱面網(wǎng)殼為例，驗證了所提出的阻尼器優(yōu)化布置準則的正確性：以單層球面網(wǎng)殼為例，分析了增設粘滯阻尼器對結構節(jié)點位移和極限承載力的影響；結果表明，采用優(yōu)化布置準則僅需布置少量的粘滯阻尼器，便可大幅提高網(wǎng)殼結構極限承載力，提高網(wǎng)殼結構抗倒塌能力。關鍵詞：單層網(wǎng)殼；損傷累積；桿件失穩(wěn)；混合強化；纖維梁模型；桿件斷裂；倒塌判別準則；倒塌機理；粘滯阻尼器；優(yōu)化
6、布置準則ABSTRACTSingle．1aVerreticulatedshellisoneofthemainf-onnsofspacestructures·lhecollapseofstructureswillresultinseriousdeathsandeconomicloss．Ifsomefactors，likeBauschingerefrectofmaterials，thememberfa訂ureandf．racture，arelgnoredlnresearchoncoll印semechanismofsingle-layerreticulatedshells，t
7、heultimatebeanngcapacitVwillbeoverestimated．Therefore，itisofsignincanttheorialandpractlcalvaluetostudythec01lapsemechanismandcoll印se。resistancemeasurementsoIsingle．1ayerreticulatedshellsunderstrongeanhquakes，consideringBauschingeref詫ctofmaterials，thememberfailureandthemem
